Категорія: Технологія переробки зерна

Борошном називають продукт, який отримують при подрібнені зерна до

порошкоподібного стану. Це цінний продукт, який використовують для виробництва хліба, макаронних і кондитерських виробів, а в невеликій кількості – у текстильній і хімічній промисловості.

Технологічний процес отримання борошна можна розділити на дві частини:

• перша — технологічний процес очистки та підготовки зерна до помелу;

• друга — технологічний процес розмелювання зерна та сортування зернових продуктів.

Підготовка зернової маси зводиться до очистки від домішок, зниження зольності зерна, забезпеченні оптимальної вологості зерна при подачі його в розмелювальне відділення (на 1 драну систему).

Процес очистки і підготовка зерна до розмелювання складається із трьох етапів: перший — очистки зернової маси, включно відокремлення домішок по ширині, товщині, довжині і аеродинамічним властивостям, а також очистку поверхні зерна; другий – кондиціонування зерна – підігрів, миття, обробка теплом, зволоження, відволожування, а також зниження зольності; третій — завершувальна очистка— зниження зольності, відокремлення домішок по ширині, товщині, щільності, доволожування зерна перед розмелюванням

3. Очистка зерна. Технологія виробництва борошна передбачає очищення зерна і його підготовку до помелу в підготовчому та переробку на борошно в розмельному відділеннях. Наявність домішок, особливо важко відокремлюваних, призводить до необхідності складної та багатоступеневої очистки.

У підготовчому відділенні борошномельного заводу із зернової маси видаляють органічні і неорганічні домішки, очищають поверхню зерна від пилу і бруду, видаляють борідку, оболонки і зародок. У процесі обробки зерна в зерноочисному відділенні змінюється тільки його зольність – зменшується на 0,10…0,15% внаслідок видалення пилу та бруду, а також частково поверхневих шарів і зародка, які мають підвищену зольність.

Очищення зерна за аеродинамічними властивостями.

Зернову суміш сепарують:

а) повітряним потоком, який направлений протилежно зерновому або перетинає його;

б) повітряними потоками, які обертаються;

в) використанням кінетичної енергії компонентів зернової суміші, яка рухається в повітряному середовищі;

г) повітряними потоками, перпендикулярними ситам, які рухаються.

Для виділення аеродинамічно легких домішок застосовують різні за конструктивно-функціональними рішеннями повітряні або комбіновані сепаратори.

Очищення зерна від домішок по ширині і товщині. Для сортування зернової суміші по товщині зерна застосовують сита з подовженими отворами, по ширині сита з круглими отворами. В сепараторах застосовують штамповані (пробивні) сита з круглими, подовженими і трикутними формами отворів.

Технологічний процес передбачає для сортових помелів два проходи крізь повітряно-ситові сепаратори — на 1-му і 3-му етапах підготовки зерен до розмелювання.

Очистка вважається ефективною, якщо сепаруються всі крупні домішки, та не менш ніж 65% домішок, які повинні бути видалені на ситах та повітряним потоком (каміння, земля, пісок, крупні частки домішок, крупне та мілке насіння культурних рослин та бур’янів).

Очищення зерна від домішок по довжині. Попередніми способами неможливо виділити домішки, які мають таку ж площу перерізу, як і основне зерно, але відрізняються довжиною: короткою (кукіль, польовий горошок, бите зерно), або довгою (вівсюг, овес, ячмінь тощо). Для видалення таких домішок застосовують машини з виїмковою робочою поверхнею — трієри, які бувають циліндричні і дискові. Відповідно до стандарту в трієрах повинно виділятися не менш ніж 80% домішок (кукіль, вівсюг, овес).

Поділ зернової суміші по довжині зерен за допомогою виїмкової поверхні, як правило, проходить на першому етапі підготовки зерна після першого проходу в сепараторі. Спочатку встановлюють куколевідбірну, а потім вівсюговідбірну машини.

Трієри, які застосовують для очистки зерна пшениці і жита від коротких домішок (кукіля, гречишки) і битих зерен, называют куколевідбірними машинами. Діаметр чарунок таких трієрів складає 3..5 мм. Виділені короткі домішки попадають у фракцію проходу через лоток трієра, а сходом по трієру йде очищене зерно. При очищені зерна пшениці і жита від довгих домішок (вівсюга, вівса, ячменю) застосовують вівсюговідбірні машини з робочим розміром чарунок 8…11 мм, а для відбору ячменю – з діаметром чарунок 7…9 мм. Крупні чарунки трієра-вівсюговідбірника захоплюють зерна пшениці чи жита і утворюють фракцію прохода, яка складається з основного зерна, а сходом по ціліндру трієра йдуть більш довгі зерна вівса, вівсюка і ячменю.

При поділі зернового потоку по крупності на сепараторах крупну фракцію (більш засмічену вівсюгом) направляють на вівсюговідбірну машину, а дрібну – в куколевідбірну. До пропускання зернової суміші крізь трієри необхідно повністю видалити землю, пісок і інші мінеральні домішки.

Очищення зерна від домішок по щільності і стану поверхні. Такі важко відокремлювані домішки як дрібне каміння, пісок, шматки скла, немагнітні матеріали близькі за розмірами до зерна основної культури не можуть бути видалені в повітряно-ситових сепараторах, їх видаляють на каменевиділювальних машинах, які встановлюють на першому етапі підготовки зерна до розмелювання після сепаратора та трієрів. В основу процесу покладено різницю щільностей зерна і мінеральних домішок і динамічні коефіцієнти тертя по поверхні, яка їх розділяє.

Видалення металомагнітних домішок. Для видалення домішок на основі різних металомагнітних властивостей застосовують магнітні сепаратори з постійними магнітами, та електромагнітними, які живляться постійним струмом.

Товщина шару продукту повинна бути не більше 5…7 мм для борошнистих продуктів і 10…12мм для зерна і круп.

Очищення поверхні зерна сухим способом. Для очистки поверхні зерен:

часткового видалення борідки, зародка, а також зняття (злущування) верхніх плодових оболонок застосовують обойні та щіткові машини ударно-перетираючої дії. Вони повинні забезпечувати очистку поверхні зерна при мінімальному дробленні. Ефективність роботи визначається зниженням зольності зерна, яка повинна бути для обойних машин з абразивним циліндром — 0,003…0,005 %, а для обойних машин з металевим циліндром та щіткових машин — 0,01…0,003% на кожній системі.

Обробка зерна водою. Для обробки зерна водою застосовують зволожувальні (водоструменеві, водорозпилювальні) та мийні машини. У зволожуючих машинах відбувається дозоване зволоження зерна до певних кондицій. В мийних машинах проходять такі технологічні операції:

– промивання зерна для очистки його від пилу, мікроорганізмів, видалення сторонніх запахів;

– видалення важких мінеральних домішок;

– видалення легких органічних домішок;

– виділення борідки і частково плодових оболонок;

– зневоднення зерна (гравітаційним, механічним або аеромеханічним способом).

Мийну машину встановлюють:

– при підготовці зерна до сортового розмелювання;

– при холодному кондиціонуванні перед бункером для відволожування зерна;

– при гарячому кондиціонуванні перед повітряно-водяним кондиціонером;

– при швидкісному кондиціонуванні перед вологознімачем.

Після очищення другою важливою операцією підготовки зерна до помелу є його кондиціювання або гідротермічна обробка (ГТО) (або водно-теплова обробка – ВТО). Під гідротермічною обробкою розуміють обробку зерна водою і теплом для направленої зміни технологічних властивостей зерна при переробці (борошномельних, хлібопекарних, макаронних, круп’яних), яка забезпечить вихід заданої готової продукції з найкращими показниками якості і найменшими витратами енергії. В результаті проведення ГТО змінюються структурно-механічні властивості зерна:

– посилюється еластичність і в’язкість оболонок,

– послаблюються зв’язки між оболонками і ендоспермом.

Крім того, змінюються біохімічні властивості зерна і борошна та якість клейковини, знижується зольність борошна, і підвищується активність ферментів. Гідротермічній обробці піддається в основному зерно пшениці, значно рідше – зерно жита. При цьому на зерно діють:

– вода, яку використовують для зволоження зернової маси;

– тепло для прогрівання зерна або його зневоджування (сушки);

– термін обробки зерна водою і теплом — перебування в кондиціонері, відволожування в спеціальних бункерах;

– повітряне середовище, в якому проходить гідротермічна обробка.

Кожний з цих факторів діє на зерно по-своєму, вплив їх посилюється при комплексній дії.

На взаємодію зерна з водою впливають його водопоглинальна властивість, параметри вологоносія та навколишнього середовища. Зерно більших розмірів, з високою скловидністю поглинає воду повільніше, тоді як зерно з борошнистим ендоспермом – досить інтенсивно.

У зерновій масі окремі зерна мають різну водопоглинальну здатність. Так, при базовій вологості зерна 1 4,5 %, вологість окремих зерен може становити від 1 2 до 35%. Вміст вологи в різних частинах зернівки також неоднаковий. Якщо вологість ендосперму менша за вологість зерна на 0,9…1,7 %, то вологість оболонок більша на 8…14 %, причому в ендоспермі вода поширюється повільніше, ніж в оболонках.

Процес взаємодії зерна з водою поділяють на три етапи:

– початковий – тривалістю 0,5…1 год. (відбувається вологонасичення плодових та насінних оболонок алейронового шару і зародка);

– основний – тривалістю 5…12 год. (волога проникає в ендосперм);

заключний – триває добу і більше (завершується розподілом вологи по всіх частинках зернівки).

Кількість води, яка поглинається зерном, залежить від температури води. З підвищенням температури поглинальна здатність зерна збільшується. При підвищенні температури зростає кінетична енергія молекул води і відповідно інтенсивність внутрішнього перерозподілу вологи в зерні.

При підготовці зерна до розмелювання розрізняють кондиціонування:

– холодне,

– гаряче,

– швидкісне та

– вакуумне.

Найпоширенішим способом ГТО є холодне кондиціонування, яке може бути без підігрівання зерна і води та з підігріванням. Холодне кондиціонування без підігрівання зерна і води проводять за умови, що температура зерна і води не нижче 1 8…20 °С, тобто влітку. Взимку, коли температура зерна і води нижча і утруднюються умови проникнення вологи в зерно, проводять холодне кондиціювання з підігріванням. При цьому температуру зерна доводять до 20…25 °С, а води – до 30…35 °С у зволожувальних апаратах чи машинах для миття, а потім відволожують протягом 4…24 годин без регулювання температури. Основним недоліком холодного кондиціювання зерна є необхідність тривалого його відволожування, що потребує  будівництва бункерів великої місткості.Для гарячого кондиціонування використовують спеціальні апарати -кондиціонери. Зерно, зволожене до 14…16%, проходить теплову обробку в кондиціонері при температурі 45…57 °С. Температурний режим обробки зерна і його тривалість залежать від якості клейковини, скловидності та інших показників. Гаряче кондиціонування застосовують для зерна зі слабкою клейковиною оскільки прогрів зернової маси ущільнює білки і частково знижує активність ферментів зерна. Режим гарячого кондиціонування підбирають з врахуванням вихідної якості клейковини зерна. Чім слабша клейковина, тим сильніше необхідно прогрівати зерновую массу.

Швидке кондиціонування — це обробка зерна парою з застосуванням спеціальних апаратів. Цей спосіб ще більшою мірою прискорює процеси, які проходять в зерні.

Кондиціонування зерна чинить великий вплив на його борошномельні достоїнства. Ендосперм стає більш пухким, оболонки більш еластичніші, зв’язок їх з ендоспермом послаблюється. Все це збільшує вихід та покращує якість крупок та дунстів у процесі розмелювання, підвищує вихід та якість (знижує вологість) готової продукції, зменшує затрати енергії.

Дія води і тепла викликає в зерні комплексні фізико-хімічні, колоїдні і біохімічні процеси, які призводять до змін його хлібопекарських достоїнств. Ступінь змін залежить від генетичних особливостей, зрілості і якості зерна, яке піддається обробці. З хлібопекарської точки зору часто необхідно покращити зерно пшениці з дуже слабкою чи навпаки (рідше) з дуже сильною клейковиною, тобто в одному випадку клейковину потрібно укріпити, в іншому — ослабити. Слабка клейковина покращує свої реологічні властивості при частковій тепловій денатурації білкових речовин, що найкраще досягається шляхом зволоження зерна при підвищеній температурі.

Фізичні властивості міцної клейковини покращуються в результаті часткового протеолізу білкових речовин. Для цього потрібно проводити холодне кондиціонування – тривале відволожування при температурі 20…35° С.

При зволожуванні зерна від 1 2…14 до 17…18 % і витримуванні протягом 24 годин найбільш сильно і до того ж в небажаному напрямку змінюються властивості слабкої клейковини (пружність зменшується, тяжкість зростає), що вказує на недоцільність застосування холодного кондиціонування для обробки пшениці із слабкою клейковиною.

Сильна клейковина пшениці при холодному кондциіонуванні більш стійка, але її якість (як результат ослаблення) покращується. При гарячому кондиціонуванні фізичні властивості тіста із зерна з кріпкою клейковиною погіршуються.

В результаті кондиціонування проходить значна зміна активності ферментів, зростає оцукрююча здатність цільнорозмеленої зернівки. Збільшується кількість вільних жирних кислот, а також вітамінів в борошні, але при нагріванні зерна більш, ніж до 45…50 °С знижується вміст останніх.

Один з результатів гідротермічної обробки — зниження зольності борошна високих сортів на 0,10…0,15% як результат розм’якшення оболонок і більш легке їх відокремлення при розмелюванні. Все сказане про хімічні і технологічні зміни зерна при ГТО вказує на необхідність диференційованого вибору режимів кондиціонування зерна пшениці з урахуванням її стану і якості. Після ГТО складають помольні суміші, змішуючи зерно за певною рецептурою, додатково зволожують для підвищення вологості оболонок і кращого їх відділення від ендосперму. Через магнітні сепаратори зерно надходить у розмельне відділення. Змішування партій зерна. Змішування різних партій зерна має дві мети. В одному випадку дві (або більше) партій зерна, які не є дефективними і відрізняються якістю від задовільної до доброї. В іншому – змішують дефектне зерно (проросле, морозобійне, зігріте, уражене клопом-черепашкою тощо) із зерном нормальної якості, розраховуючи отримати готову продукцію задовільної якості.

При змішуванні зерна неоднакової якості, тобто різного хімічного складу і фізичної структури, змінюється якісна характеристика компонентів, які входять в суміш, і самої суміші. Так ферментні системи, які вирішально впливають на хлібопекарні достоїнства, впливають і на борошномельні якості, коли зерно піддається гідротермічній обробці. Активність і характер дії ферментів при змішуванні зерна різної якості можуть суттєво змінюватись. Змішування різних партій зерна пшениці призводить до зміни співвідношення окремих фракцій клейковини і до того ж, при взаємодії між собою вони дають поєднання властивостей клейковини – суміші, які відмінні від властивостей клейковини компонентів, які змішують.

Під змішувальною цінністю розуміють обумовлену фізико-хімічним та біологічним комплексом здатність зерна даної партії (або сорту) взаємодіяти з різноякісним зерном інших партій (або сортів) і надавати при певних їх кількісних співвідношеннях зернову суміш заданого технологічного достоїнства.

Рецептуру зернової суміші складають з урахуванням вологості, зольності, типу та підтипу, вмісту клейковини. Зерно різних партій змішують за умови, що різниця за вологістю не перевищує 1…1,5 %. За зольністю змішують зерно високозольне (із зольністю понад 1,97%) з низькозольним для одержання суміші з зольністю не вище 1,79 %. Різні суміші обробляють окремо.

Помольну суміш за скловидністю і за клейковиною розраховують за системою рівнянь, або за методом конверту (відомого з курсу хімії метода змішування розчинів «правили хреста»).

Метод конверту, або правило “хреста” (інколи цей метод розрахунку називають також правилом “зірочки”) його застосовують при складанні помольної суміші з двох партій зерна.

Введемо такі позначення:

k– вміст клейковини в помольній суміші, яку необхідно отримати, %;

k1 – вміст клейковини в 1 партії пшениці, %;

k2 – вміст клейковини в 2 партії пшениці, %;

k1 – маса (кг, т) 1 партії пшениці з вмістом клейковини k1, яку необхідно взяти для приготування помольної суміші з вмістом клейковини k та масою g: g1 = (k – k2) (7.1)

g2 – маса (кг, т) 2 партії пшениці з вмістом клейковини k2, яку необхідно взяти для приготування помольної суміші з вмістом клейковини k та масою g: g2 = (k1 – k) (7.2)

g – маса (кг, т) помольної суміші з вмістом клейковини k, яку необхідно приготувати: g = g1 + g2 = (k – k2) + (k1 -k) (7.3)

Все це відображається у вигляді такої схеми, яка і називається “хрестом”: k1 g1 = k – k2

k

k2 g2 = k1 – k

g = g1 + g2 = (k – k2) + (k1 – k) (вагові частки)

Якщо нам необхідно приготувати з двох партій пшениці g вагових частин (кг, чи тон) помольної сумуші з вмістом клейковини k, то для цього необхідно взяти g1 вагових частин (кг, чи тон) 1 партії пшениці з вмістом клейковини k1, та g2 вагових частин (кг, чи тон) 2 партії пшениці з вмістом клейковини k2.

У борошномельному виробництві помелом називається сукупність технологічних операцій з подрібнення зерна на борошно, під час яких намагаються повністю добути із зерна ендосперм у вигляді борошна або подрібнити на борошно все зерно.

Комплекс машин, якими подрібнюють зерно в борошно, називають млинами і являються головною складовою борошномельних заводів або комбінатів. Допоміжним обладнанням заводів являються склади та елеватори для зерна і готової продукції. Будівля борошномельного заводу – п’яти – семиповерхова, з розміщенням машин по поверхах. Зверху вниз з машини на машину зерно передають по принципу самопливу, а наверх піднімають норіями.

Подрібнення зерна – одна з найбільш енергомістких операцій. Вона полягає у руйнуванні твердих тіл під дією ударних або стираючих зовнішніх сил.

Розрізняють два види подрібнення:

– просте, за якого всі складові частини зерна подрібнюються рівномірно для одержання однорідної суміші, і

– вибіркове, коли тверді тіла, неоднорідні за складом, руйнуються для отримання певних частин, які входять до складу даного тіла. В цьому випадку подрібнення проходить багаторазово, з тим щоб досягти більш повного видалення вказаних часток.

Основні принципи помельного процессу:

– безперервність,

– послідовність і

– паралельність ведення технологічних операцій.

Помели бувають разові і повторювані (багаторазові). Останні, у свою чергу, поділяють на прості і складні. Сортове борошно можна отримати лише при повторюваних помелах, просте – при разових.

Разові помели. Це найпростіший спосіб подрібнення зерна на борошно, за якого зерно пропускають через подрібнювальний механізм або машину (жорнові постави, молоткові дробарки) для одержання борошна. При такому способі подрібнення зерна в борошно потрапляють усі складові зернівки разом з ендоспермом, що надає йому темного кольору.

Зерно при разових помелах подрібнювали на жорнах, зроблених з природного або штучного каменю. Одне із жорен закріплюється нерухомо (лежень), а друге (бігунок) – обертається з коловою швидкістю 1 0…12 м/с. Зерно засипається в отвір у центрі бігунка і при обертанні останнього затягується в простір між жорнами. На робочійчастині жорен за певними правилами насічені борозенки завглибшки 7…1 2 мм, тому зерно при надходженні розтирається між жорнами до стану борошна. Продуктивність жорнового посаду 100…1 25 кг зерна за добу на 1 см діаметра жорен. Останні виготовляють діаметром 55, 76, 100 і 1 20 см. Отже, при діаметрі жорен 1 м продуктивність сягає приблизно 10…1 2 т борошна за добу. Для поліпшення якості борошна разового помелу з нього відбирають деяку кількість крупних оболонок – висівок. Суміш подрібнених продуктів, яку одержують після подрібнення зерна, просівають на буратах (призматичних чи циліндричних рамах, обтягнутих шовковими або металотканими ситами з певними розмірами вічок) і відібрані сходом висівки спрямовуються окремим потоком. Борошно стає більш однорідним, внаслідок чого якість його поліпшується.

Повторювані помели – це більш досконалі способи помелу порівняно з разовими. Полягають у тому, що зерно подрібнюється не за один прохід, а поступово, послідовно проходячи через кілька розмелювальних машин. Багаторазові помели можна проводити різними способами:

– простим (одержують борошно з більшим вмістом часток оболонок) і

– складним (виробляється борошно з меншим вмістом оболонок зерна, тобто кращої якості).

Метою сортового помелу є подрібнення зерна та відокремлення зовнішніх оболонок, тому основна вимога до процесу подрібнення зерна пшениці і жита при сортових помелах зводяться до одержання максимальної кількості проміжних продуктів у вигляді крупок і дунстів високої якості, їх шліфування та повного подрібнення на борошно.

В борошномельній промисловості при помелах зерна пшениці та жита в обойне борошно використовують метод простого подрібнення, при складних помелах для отримання сортового борошна високої якості — метод вибіркового подрібнення.

Процес подрібнення зерна при сортових помелах складається із трьох етапів:

1) крупоутворення з вимолотом оболонок (драний процес);

2) збагачення проміжних продуктів (шліфовочний процес);

3) тонке подрібнення збагачених проміжків продуктів з вимолотом залишків оболонок (помольний процес).

Розглядаючи подрібнення зерна як основу технологічного процесу на борошномельних заводах, не слід забувати процес сортування, без якого неможливе сучасне виробництво борошна. Тому кожний етап, у свою чергу, складається із систем, кількість яких визначається видом помелу і технічним оснащенням заводу На сучасних борошномельних підприємствах використовують різноманітне розмельне обладнання для одержання борошна з зерна. Найбільш поширені – вальцові станки (рис. 2.3). Вальцьовий станок разом з розсівом утворює систему.

Вони бувають драними і розмельними. Системи, на яких подрібнюють зерно і його часточки, називаються драними, або крупо-утворювальними, і позначаються римськими цифрами (І, II, III і т.д.). Системи, на яких подрібнюють проміжні продукти (крупки і дунсти), мають назву розмельних і позначаються арабськими цифрами (1, 2, 3 і т.д.).

Драний процес призначений для дроблення зерна до крупок і дунстів. Він здійснюють на вальцьових верстатах, головними робочими органами якого є 2 циліндричні чавунні вальця однакового діаметра, розташовані під кутом і які обертаються назустріч один одному з різними швидкостями. Співвідношення швидкостей валків становить К=2,5. Поверхня вальців рельєфна, проміжок між ними встановлюється залежно від необхідної величини крупності помелу. Зерно потрапляє між валками, затримується нижнім вальцем, який має меншу швидкість обертання, піддається деформацію зсуву і стиску і сколюється, розтирається рифлями верхнього вальця, який обертається з більшою швидкістю. В драному процесі беруть участь чотири – шість систем вальцьових станків (І, II і ін.). Чим більший номер системи, тим мілкіші рифлі у валків і тим менша щілина між ними.

Отримані крупки і дунсти значно відрізняються між собою не тільки за розмірами (розмір часточок від 0,35 до 1,15 мм, а дунстів від 0,17 до 0,30 мм), а і за добротністю, тобто відносним вмістом ендосперму та оболонок. Якщо ці суміші відразу подрібнити на вальцьових станках, то якість виробленого борошна буде низькою через потрапляння в нього оболонок. Тому основне призначення наступного процесу сортування крупок і дунстів за добротністю – розділення їх за якістю.

Відділення часточок, якість яких близька до якості ендосперму, необхідне для того, щоб одержати максимальну кількість високоякісного борошна з мінімальним вмістом у ньому подрібнених часточок оболонок зерна.

Процес сортування крупок і дунстів за добротністю називається процесом збагачення, який здійснюється на ситовійних машинах. Вони знаходяться після кожного вальцьового станка і являють собою набір сит різних розмірів, які розташовані одне під одним. Процес сортування по якості може бути одноразовим чи багаторазовим, послідовним чи паралельним. Добротні продукти направляються на домелювання, крупки з частками оболонок – на шліфування, з подальшим сортуванням.

На ситовійних машинах просіювання суміші здійснюється на плоских решетах в умовах висхідного потоку повітря. Під дією потоку повітря та прямолінійно-зворотного руху ситового корпуса різні компоненти суміші розшаровуються. Повітря, що засмоктується з підрешітного простору, пронизує всі три яруси решіт і надходить в аспіраційну систему. У міру розпушування шару продукту повітрям часточки з найбільшою густиною перемішуються вниз до решіт, а часточки з найменшою густиною та найбільш шорсткі – вгору. Часточки, що мають більшу густину і багаті на ендосперм (низькозольні), швидко опускаються на поверхню решіт і просіюються. При просіюванні отримують 2 фракції: схід, який складається із частинок, що не пройшли через отвори сита, і прохід, який складається із частинок, що пройшли через сито. Верхній схід є найбільш крупною фракцією з розміром частинок 1,0… 1,6 мм. Наступні за величиною фракції називаються крупками (розмір частинок 0,31…1,0 мм) і дунстами (розмір частинок 0,1 6…0,31 мм). Сама дрібна фракція – борошно, розмір частинок менше 0,16 мм.

В результаті збагачення з кожної ситовійної системи можна одержати 5…6 продуктів, різних за крупністю та якістю (один-три сходи і один-чотири проходи). Збагачені в ситовійних машинах крупки залежно від якості надходять на верстати шліфувальних і розмельних систем для подальшого подрібнення. Товарний продукт, який називають манною крупою, є однією з середніх крупок, яку після ситовідвіювальних машин не домелюють, а відправляють до складу готової продукції. Відбір манної крупи – 3 %. Шліфуванням у борошномельному виробництві називається звільнення крупок (крупних, середніх, дрібних) від залишок оболонок пропусканням через вальцьові станки. При сортових помелах пшениці залежно від продуктивності заводу використовують 5 шліфувальних систем. Після шліфування великі крупинки стають середніми, середні – дрібними, а дрібні – дунстами. Режим роботи шліфувальних систем має забезпечувати якнайповніше відокремлення оболонок від крупок з найменшим подрібненням останніх та мінімальним утворенням борошна (не більше 12…1 5 %).

Завершальним етапом у технологічному процесі виробництва борошна є розмельний процес – подрібнення на борошно крупок та дунстів, одержаних у драному і шліфувальному процесах і звільнених від оболонок при збагаченні. Подрібнення крупок і дунстів в борошно також здійснюють на вальцевих станках вальці у яких шершаві, а К=1,5. Зерно послідовно подрібнюють на декількох (3…4) вальцьових станках, після кожного станка суміш просіюють і відбирають борошно у вигляді проходу з нижнього сита. Більш крупні сходи з сит потрапляють на наступну пару вальців. Таку операцію повторюють до тих пір, поки всі частини не перетворяться у борошно. Ефективність подрібнення зернових продуктів в вальцьових станках визначається типом розмелювання, структурно-механічними та технологічними властивостями зерна. Серед останніх найбільший вплив мають склоподібність та вологість зернової маси.

Вибір кількості розмельних систем залежить від продуктивності борошномельного заводу, виду помелу, міцності подрібнених продуктів, стану розвитку драного, ситовійного і шліфувального процесів. При сортових помелах пшениці необхідно 8-1 4 розмельних систем.

Продукти подрібнення зерна пропускають крізь розсійники для розділення суміші на одноманітні фракції. Розсійник — це шари розділені на секції. Секція складається з набору ситових рам (ситовий канал) і збірних днищ обладнаних каналами для випускання продуктів.

Ситовий канал робить рівномірні кругові поступальні рухи, при яких всі його точки описують в горизонтальній площині круги однакового радіусу. Борошно зі всіх розсівів об’єднують, піддають контрольному просіюванню і отримують борошно одного сорту. Готове борошно передається на склади для безтарного зберігання, або затарюється в мішки.

Якість борошна визначається згідно з ДСТ У 46.004.99. Розрізняють загальні і специфічні показники якості.

Загальні — смак, запах колір, хруст, зараженість шкідниками, вміст металевих домішок, вологість, зольність (білість), крупність помелу, кислотність. (Показник «білість» введено замість показника «зольність»).

Специфічні – кількість і якість клейковини, проведення лабораторних випічок та ін. Колір борошна має бути характерним для кожного сорту. Більш темний колір порівняно з еталоном свідчить про більш низький сорт борошна. Причиною потемніння борошна може бути неякісне зерно або процеси, що викликають псування борошна під час зберігання. У лабораторіях колір визначають за показником білості.

Смак доброякісного борошна трохи солодкуватий, без стороннього присмаку. Гіркий присмак може бути наслідком недостатнього очищення зерна від домішок насіння різних трав або прогоркання жирів борошна. Явно солодкий смак свідчить про те, що борошно виготовлене з пророслого зерна; кислий присмак є ознакою несвіжості борошна. Не допускається хрусту на зубах, який вказує на недостатнє очищення зерна.

Запах має бути свіжий, слабко виражений. Не допускається затхлий, а також пліснявий.

Крупність помелу пов’язана з хлібопекарськими властивостями борошна – швидкістю його набухання, водопоглинальною здатністю тощо. Вона є характерною для кожного сорту борошна. Визначається шляхом просіювання борошна на ситах певного розміру. Нормується величиною сходу з верхнього сита (в%, не більше) і проходу через нижнє сито (%, не менше). Вищі сорти борошна мають дрібніші частинки, ніж більш низькі сорти. Крупні частинки повільно набухають, стримується інтенсивність ферментативних процесів у тісті. Борошно з дуже дрібними частинками утворює тісто з низькими фізичними властивостями, що негативно впливає на якість виробів.

Вологість як житнього, так і пшеничного борошна має бути не більшою за 1 5%. Борошно з підвищеною вологістю швидко псується у процесі зберігання, має нижчу ніж сухе водопоглинальну здатність. Сухе борошно після стиснення його у долоні має розсипатися. Для районів Півночі та важкодоступних районів вологість борошна не повинна перевищувати 14,5%.

Зольність (білість) характеризує сорт борошна. Величина зольності (білості) залежить від вмісту в борошні периферійних частинок зерна, які є основними носіями мінеральних речовин і обумовлюють затемнення борошна. Борошно низьких сортів містить значну кількість периферійних частинок зерна, тому зольність його вища, а показник білості нижчий, ніж борошна високих сортів.

Масова частка металомагнітних домішок не повинна перевищувати 3 мг на 1000 г борошна. Розмір окремих їх частинок повинен бути не більше 0,3, а маса крупинок руди чи шлаку — не більше 0,4 мг. Масова частка домішок рослинного походження нормується у підготовленому до помелу зерні. До цих домішок відносять: шкідливу домішку (сажка, ріжки, гірчак, в’язіль та інші); домішку зерен інших культур – жита, ячменю, а також пророслих зерен. Масова частка шкідливої домішки має бути не більше 0,05, у тому числі гірчака або в’язелю (окремо або разом) – не більше 0,04, куколю – не більше 0,1%.

Домішки насіння геліотропу опушеноплідного, триходесми сивої, фузаріозних зерен не допускається. Домішка зерен жита, ячменю і пророслих зерен не повинна перевищувати 5%, у тому числі пророслих зерен має бути не більше 3%.

Зараженість борошна шкідниками хлібних запасів не допускається. Кількість і якість клейковини, що відмивається з пшеничного борошна, є основними показниками його якості. Клейковина – це пружно-еластичний гель, який утворюють білки пшениці при поглинанні води. Вона характеризує хлібопекарські властивості і макаронні достоїнства пшеничного борошна. В Україні розроблений галузевий стандарт ГСТУ 46.004-99 «Борошно пшеничне». Вимоги до якості борошна, передбачені в ГСТУ, за всіма показниками відповідають тим, які були в ГОСТ 26574-85, за винятком масової частки клейковини. Цей показник встановлено для борошна

– вищого сорту – 24,

– І сорту – 25,

– II сорту – 21 і

– обойного борошна – 1 8%.

Цим стандартом передбачено, що у борошні вищого сорту, яке буде використовуватись для виготовлення макаронних виробів, масова частка клейковини має бути не менше 25%.

Якість клейковини характеризується кольором, розтяжністю, еластичністю, пружністю. За якістю, залежно від цих показників, клейковину поділяють на три групи.

Борошно, що містить клейковину третьої групи, в хлібопекарському виробництві не повинне використовуватись.

Важливим показником, який не зазначений у нормативно-технічній документації, але має велике значення у хлібопеченні, є кислотність борошна. Вона характеризує сорт і свіжість борошна, впливає на смак і запах хліба. Кисла реакція борошна обумовлюється кислими фосфатами і вільними жирними кислотами, карбоксильними групами білкових сполук. Органічних кислот (таких, як молочна, оцтова, щавлева тощо) у борошні незначна кількість.

Кислі фосфати: КН 2РО4, Са(Н 2РО4)2. Мg(Н 2РО4)2, – утворюються внаслідок гідролізу фосфорорганічних сполук, а жирні кислоти – у процесі гідролізу жирів. У борошні високих виходів: пшеничному II сорту і обойному, житньому обдирному і обойному цих сполук міститься більше, ніж у борошні низьких виходів, тому кислотність їх вища.

Кислотність борошна залежить також від тривалості та умов його зберігання. В умовах, що сприяють ферментативному гідролізу полімерів борошна, інтенсифікації окислювальних процесів, кислотність борошна підвищується. Кислотність борошна, так само як і кислотність зерна, виражають в градусах Неймана (ºН) і вона вказує кількість мл 1 н NаОН яке пішло на титрування 100 г борошна.

У практиці хлібопечення кислотність борошна характеризується показником – загальна кислотність, що відображає вміст у ньому кислот і кисло реагуючих речовин. Активна кислотність борошна характеризується показником рН і знаходиться у межах 5,8…6,3.

Для оцінки придатності борошна для одержання якісного хліба визначають його хлібопекарські властивості:

1. газоутворюючу здатність борошна;

2. силу борошна;

3. колір;

4. здатність до потемніння.

Газоутворююча здатність борошна характеризується кількістю двооксиду вуглецю, що виділяється за 5 годин бродіння тіста, виготовленого із 1 00 г борошна, 60 мл води і 1 0 г пресованих дріжджів. Вона залежить від вмісту власних цукрів борошна і його цукроутворюючої здатності. Для борошна нормальної якості газоутворююча здатність складає 1 300 — 1600 СО2.

Сила борошна — це здатність утворювати тісто з певними структурно- механічними властивостями і залежить від кількості і якості клейковини. За цим показником пшеничне борошно поділяється на три групи: сильне, середнє і слабке.

Сильним вважається борошно, яке здатне при замішуванні тіста нормальної консистенції поглинати відносно значну кількість води. Тісто з такого борошна досить стійко зберігає свої фізичні властивості (консистенцію, еластичність і сухість на дотик) під час замішування і бродіння. Сильне борошно характеризується високою газоутримуючою здатністю. Сформовані шматки тіста при розстоюванні і випіканні добре зберігають свою форму і не розпливаються. Слабким вважається борошно, яке при замішуванні тіста нормальної консистенції поглинає відносно мало води. При цьому швидко погіршуються фізичні властивості тіста. Під кінець бродіння воно стає рідким, малоеластичним, липким, пристає до рук. При розстоюванні і випіканні готові вироби швидко і сильно розпливаються, мають понижений об’єм.

Середнє за силою борошно характеризується властивостями між сильним і слабким борошном.

Таким чином, під “силою борошна” розуміють його водопоглинальні, газо- і формоутримуючі властивості. Колір борошна визначається кольором ендосперму зерна, а також кольором і кількістю у борошні висівок зерна. Здатність борошна до потемніння в процесі його переробки пов’язане з утворенням меланінів за рахунок дії поліфенолоксидази на вільний тирозин. Хлібопекарське борошно не повинне темніти в процесі переробки.

Вид борошна визначається родом зерна, з якого виготовлене це борошно.
Основними видами хлібопекарського борошна є пшеничне і житнє. Пшеничного борошна виробляється більше, ніж житнього. Це пов’язане зі специфікою районування вирощування пшениці та жита, а також обумовлено приємними смаковими якостями і високою харчовою цінністю виробів з пшеничного борошна.

Пшеничне борошно. В Україні з пшениці виробляють хлібопекарське борошно вищого, першого, другого сортів і обойне. Пшеничне сортове борошно виробляють з м’якої пшениці або з доданням не більше 20% твердої. Обойне борошно виробляють з м’якої пшениці.

Борошно вищого, першого і другого сортів виробляють при дво- і трисортових помелах, а також при односортових помелах. При дво- і трисортових помелах одержують одночасно два або три сорти борошна, тоді як при односортових – один певний сорт. При трисортовому помелі зерна із загальним виходом борошна 75% відбирають борошна вищого сорту 1 0…30, першого – 50…40, другого – 15…5%. При двосортовому помелі одержують борошна першого сорту 50…60, другого – 25…15%. При односортовому помелі вихід борошна першого сорту – 72, другого – 85, обойного – 96%. Тип помелу і вихід борошна при помелі зерна обумовлюють сорт і хімічний склад борошна.

Борошно вищого сорту складається з тонкоподрібнених частинок ендосперму, переважно його внутрішніх шарів. Воно майже не містить висівок і має білий колір зі слабким кремовим відтінком. Розмір частинок в основному 30…40 мкм.

Борошно першого сорту складається з тонко подрібнених частинок всього ендосперму і 2…3% (від маси борошна) подрібнених оболонок і алейронового шару. Частинки борошна менш однорідні за розміром, ніж у борошні вищого сорту. Крупність їх в основному 40…60 мкм. Колір борошна білий з жовтуватим відтінком порівняно з борошном вищого сорту. Воно містить менше крохмалю і більше білків, тому з цього борошна відмивається більше клейковини, ніж з борошна вищого сорту.

Борошно другого сорту складається з частинок подрібненого ендосперму і 8…10% (від маси борошна) подрібнених периферійних частин зерна. Частинки борошна неоднорідні за розміром. Крупність їх – від 30 до 200 мкм. Колір борошна білий з жовтуватим або сіруватим відтінком з помітними частинками оболонок зерна.

Це борошно темніше, ніж борошно першого сорту, що обумовлено значним вмістом периферійних частинок. Масова частка білків у ньому перевищує їх вміст у борошні першого сорту, але вони утворюють значно менше клейковини. Обойне борошно одержують при обойному односортовому помелі, подрібнюючи все зерно, тому воно містить як ендосперм, так і периферійні частини зерна. При його виробництві оболонки не відсіюють. Борошно більш крупне, частинки неоднорідні за розміром. Крупність їх від 30 до 600 мкм і більше. Колір борошна — білий з жовтуватим або сіруватим відтінком і добре помітними подрібненими оболонками. За хімічним складом воно близьке до хімічного складу зерна.

Житнє борошно. Із зерна жита виробляють сіяне, обдирне і обойне борошно. Сіяне борошно формується в основному з ендосперму зерна жита. Масова частка оболонок у ньому складає 2…3%. Колір борошна – білий з легким сіруватим відтінком. Розмір частинок – до 200 мкм. Вихід його при односортовому помелі – 63%.

Обдирне борошно складається з ендосперму і 12…15 % периферійних частин. Воно більш крупне, ніж сіяне, дещо темніше. Вихід його при односортовому помелі 87%.

Обойне борошно виробляють при обойному односортовому помелі. Подрібнюють всі частини зерна. Борошно крупне, сірого кольору, з масовою часткою оболонок 20…25 %. Вихід його 95%.

Виробляється також обойне житньо-пшеничне борошно із суміші 60% жита і 40 % пшениці та пшенично-житнє борошно з 70 % пшениці та 30 % жита. Вихід цих сортів 95 і 96 % відповідно.

Крупи – харчовий продукт, одержаний від переробки круп’яного зерна, в якому сконцентровані добре засвоювані поживні речовини. Крупи займають важливе місце в харчуванні жителів України. Споживчі властивості крупів залежать від їх хімічного складу, засвоюваності окремих речовин (вуглеводів, білків, жирів), енергетичної цінності, органолептичних показників, використання. Споживчі властивості крупів у цілому та їхній хімічний склад зокрема визначаються, насамперед круп’яною культурою, з якої вони виготовлені. Хімічний склад крупів залежить також від технології їх виготовлення. Вона полягає у тому, що зерно повністю вивільняють від неїстівних квіткових плівок і частково або повністю від плодових і насіннєвих, до складу яких входить переважно клітковина. Білки крупів, особливо, гречаних, вівсяних і рисових, здебільшого повноцінні, однак вони не збалансовані за вмістом лімітованих амінокислот (триптофану, лізину, метіоніну). У зазначених крупів співвідношення цих кислот становить відповідно 1:2,6:1,1; 1:2,8:0,8; 1:2,5:1,3 при оптимальному співвідношенні у продуктах 1:3:3. Білки пшона і кукурудзяних крупів за амінокислотним складом поступаються білкам крупів інших культур. У пшоні є дуже мало лізину, у кукурудзяних, крім того, метіоніну і триптофану.

У більшості крупів міститься від 1 до 1,5 % жирів, у гречаних і пшоні – до 3 %, у вівсяних – понад 6 %. При зберіганні жири крупів швидко окиснюються. Крупи багаті на вуглеводи, особливо на крохмаль. Вміст цієї речовини складає 75…80% загальної кількості сухих речовин і 95…96% кількості вуглеводів. Вуглеводи і жири крупів засвоюються на 90…92 %, білки – дещо гірше. Енергетична цінність крупів коливається від 314 ккал/100 г (горох лущений) до 348 ккал/100 г (пшоно). Біологічна цінність крупів визначається залежно від вмісту повноцінних білків, поліненасичених жирних кислот, мінеральних речовин і вітамінів. Крупи використовують у кулінарії для виготовлення перших і других страв, у харчоконцентратній промисловості – для виробництва овочевих, м’ясних та рибних консервів. З усіх крупів найкращими органолептичними властивостями (смаком і зовнішнім виглядом) характеризуються манні, рисові та гречані крупи. Ці крупи використовують для дієтичного і дитячого харчування. На формування споживних властивостей крупів впливають такі фактори:

– вид круп’яної культури,

– якість зерна (плоду гречки, насіння бобових),

– технологія виготовлення.

Крупи різних круп’яних культур відрізняються за формою, розміром, кольором, структурою, смаковими властивостями, хімічним складом. Крупи з високими поживними властивостями одержують із свіжого і добре виповненого великого зерна. Технологія виготовлення впливає на вміст у крупах квіткової плівки і плодової оболонки, зародка, алейронового шару, їх розмір, форму і колір.

Хімічний склад борошна знаходиться у прямій залежності від хімічного складу зерна. У той же час хімічний склад зерна залежить від його селекційних особливостей, агротехнічних, кліматичних і ґрунтових умов вирощування. Середній хімічний склад борошна за видами і сортами наведено у табл. 3-3. Як свідчать дані таблиці, чим вищий сорт борошна, тим більша в ньому масова частка крохмалю.

Масова частка білків, жирів, мінеральних речовин, пентозанів і вітамінів збільшується зі зниженням сорту борошна і найбільше цих сполук міститься в обойному борошні. Це пояснюється тим, що у процесі виготовлення борошна різних сортів до його складу надходять анатомічні частинки зерна у різному співвідношенні.

Вуглеводи. Основну частину борошна становлять полісахариди (крохмаль, клітковина, геміцелюлози, пентозани). У незначній кількості містяться моносахариди (глюкоза, фруктоза, пентози) і олігосахариди (сахароза, мальтоза, рафіноза). Встановлено також наявність мелібіози та глюкофруктозану (левозину). З точки зору харчової цінності вуглеводи борошна поділяються на такі, що засвоюються організмом (глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза, крохмаль, декстрини) і такі, що не засвоюються (целюлоза, геміцелюлоза, пентозани).

Вуглеводи є важливим джерелом енергії. 100 г вуглеводів, що засвоюються, забезпечують 375 ккал тепла або 1570Дж. У пшеничному сортовому борошні моно- і олігосахаридів міститься від 0,7 до 1,8% на сухі речовини. Серед них:

• глюкози 0,01…0,05;

• фруктози 0,01 5…0,05;

• мальтози 0,005…0,05;

• сахарози 0,1…0,55,

• решта – рафіноза і глюкофруктозан.

У борошні з пророслого зерна масова частка мальтози зростає. Житнє борошно містить значно більше цукрів, ніж пшеничне, а саме – від 4,5 до 6,5% на сухі речовини, залежно від сорту борошна. До 80 % всіх цукрів житнього борошна приходиться на долю сахарози. Оскільки цукри у зернівці концентруються в ендоспермі та зародку, то найбільше їх міститься у борошні низьких помелів. Глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза борошна служать енергетичним матеріалом для дріжджів під час бродіння тіста. Пентози борошна не зброджуються дріжджами. В складі пентозанів вони відіграють певну роль у водопоглинальній властивості борошна, беруть участь у реакції меланоїдиноутворення під час випікання хліба.

Крохмаль є основною складовою борошна. У пшеничному борошні масова частка крохмалю становить 56…70, у житньому – 55…65% залежно від сорту. Оскільки весь крохмаль знаходиться в ендоспермі зерна, сортове борошно містить його більше, ніж обойне. У борошні крохмаль знаходиться у вигляді різних за розміром (від 0,002 до 0,17 мкм) крохмальних зерен сферичної, овальної чи неправильної форми. Поряд з цілими зернами є частина зерен, ушкоджених під час помелу. Крохмальні зерна мають кристалічну листковану структуру, окремі кристали згруповуються у тонкі мікрокристали.

Крохмаль – неоднорідна речовина, до його складу входять два полісахариди –амілоза і амілопектин. У крохмальних зернах знайдені також високомолекулярні жирні кислоти (0,6%) і мінеральні речовини (0,2–0,7%). Відносна густина крохмалю біля 1,5 кг/дм3. Співвідношення амілози і амілопектину в крохмалі становить 1:(3-3,5).

Оболонка крохмального зерна побудована з амілопектину, а в середині зерна знаходиться амілоза. У пшеничному крохмалі міститься в середньому 25 % амілози і 75 % амілопектину. Амілоза та амілопектин складаються із залишків глюкози (С6Н 1 005), але мають різну хімічну будову. Молекула амілози складається з кількох паралельних довгих нерозгалужених спіралеподібних ланцюжків, у яких глюкозні залишки сполучені між собою α-1,4-глюкозидними зв’язками, тобто кисневий місток зв’язує між собою перший і четвертий вуглецеві атоми сусідніх залишків глюкози.

Молекулярна маса амілози може коливатись від 20 тис. до 1 млн. Амілоза розчиняється у теплій воді, утворюючи розчини з невеликою в’язкістю, з йодом дає синє забарвлення. Водопоглинальна здатність амілози м’якої пшениці – 83-84%.

Молекула амілопектину дуже розгалужена. В основі її структури лежать окремі ланцюжки із залишків глюкози, які в точках розгалуження сполучені між собою α-1,6-глюкозидним зв’язком, тобто кисневим містком між першим вуглецевим атомом крайнього залишку глюкози одного ланцюжка і шостим вуглецевим атомом одного із глюкозних залишків другого ланцюжка. α-1,6-глюкозидні зв’язки становлять 6,7% усіх зв’язків у молекулі амілопектину. Амілопектин складається із 6000-40000 глюкозидних залишків. Його молекулярна маса – від 1 до 1 0 млн.

Амілопектин у гарячій воді набухає, утворюючи в’язкий клейстер, розчиняється лише під тиском, з йодом дає червоно-фіолетове забарвлення. Сам крохмаль з розчином йоду дає синє забарвлення. Ця властивість використовується при перевірці повноти відмивання його від клейковини.

Крохмаль у холодній воді тільки набухає. При цьому він поглинає води 30 % до своєї маси. Внаслідок набухання діаметр зерна крохмалю збільшується на 1 0 %, а об’єм – приблизно на 30 %. Здатність крохмалю поглинати воду в значній мірі залежить від ступеню механічного ушкодження зерен у процесі помелу. Цілі зерна крохмалю адсорбують 0,3 г води на 1 г, а ушкоджені – 2…3 г і більше.

Порівняно з крохмалем пшеничного борошна крохмаль житнього борошна має значно більшу гідрофільність. Швидкість зв’язування крохмалем води зростає з підвищенням температури.

При підвищенні температури до 55…70 °С крохмаль швидко набухає, поглинає велику кількість води, крохмальні зерна збільшуються в об’ємі, втрачають форму, утворюється в’язкий клейстер. Пшеничний крохмаль повністю клейстеризується при співвідношенні крохмалю і води 1:1 0. При недостатній кількості води крохмальні зерна клейстеризуються лише частково, з поверхні зерна. Така клейстеризація крохмалю спостерігається у процесі випікання хліба.

Температура клейстеризації для різних крохмалів різна. Пшеничний крохмаль клейстеризується при температурі 62…65, житній – 55…57, кукурудзяний – 66…70 °С. На температуру і швидкість клейстеризації крохмалю впливають цукор, сіль, жири та інші інгредієнти. Цукор і сіль затримують набухання крохмалю і підвищують температуру клейстеризації. Жир знижує температуру клейстеризації.

Утворений крохмалем клейстер з часом старіє. Спостерігається явище синерезису. Клейстеризовані крохмальні зерна віддають воду, зменшуються в об’ємі, відбувається процес їх переходу з аморфного стану до початково-кристалічного, тобто ретроградація крохмалю. Клейстер житнього крохмалю старіє повільніше, ніж пшеничного.

Молекула крохмалю деполімеризується під дією амілаз – α- і β-амілази. Обидва ферменти каталізують тільки розщеплення α-1,4-глюкозидних зв’язків, але в їх дії є суттєва різниця. Під дією α-амілази глюкозидні зв’язки в амілозі та амілопектині крохмалю розриваються без певного порядку. Молекула крохмалю розпадається з утворенням низькомолекулярних декстринів і мальтози. При цьому спостерігається розрідження крохмальних розчинів, зменшення їх в’язкості. β-амілаза послідовно відщеплює мальтозу не редукуючих кінців ланцюжків.

Утворюються високомолекулярні декстрини і мальтоза, тобто під дією цих ферментів відбувається декстринізація крохмалю – розщеплення його молекули на декстрини різної молекулярної маси і мальтозу.

Гідроліз крохмалю відбувається поступово. Спочатку утворюються амілодекстрини, які забарвлюються розчином йоду в фіолетово-синій колір. Потім з’являються еритродекстрини. Вони при взаємодії з розчином йоду дають червоно-буре забарвлення. Ще пізніше утворюються ахродекстрини і мальтодекстрини, які не забарвлюються йодом, і мальтоза. При кислотному гідролізі крохмалю при певних умовах продуктом гідролізу є глюкоза. Крохмаль відіграє велику роль у технології хліба. Від складу і стану його зерен залежить водопоглинальна здатність тіста. Продукти ферментативного гідролізу крохмалю є джерелом поживних речовин, що забезпечують процес бродіння. Він бере участь у структуроутворенні тіста і хліба. Здатність крохмалю клейстеризуватися при підвищеній температурі, зв’язуючи при цьому значну кількість води, забезпечує утворення сухого еластичної м’якушки хліба. Здатність крохмалю до ретроградації є основною причиною черствіння хліба.

Клітковина. Клітковина або целюлоза складається із залишків D-глюкопіраноз, з’єднаних β-глюкозидним зв’язком, утворює структурну основу оболонок рослинних клітин. Міститься в оболонках зерна і стінках клітин алейронового шару. У зерні пшениці та жита її масова частка складає 1,7…2,5%. Виходячи з того, що клітковина знаходиться у периферійних частинках зерна, її досить багато у обойному борошні.

Так, у пшеничному обойному борошні міститься 1,6…1,9% клітковини, у житньому обойному – до 2,0, тоді як у борошні вищого сорту біля 0,2, а другого сорту – 0,8% на CP.

Клітковина не засвоюється організмом людини – у травному тракті людини не виробляються ферменти, що її розщеплюють. У тісті та хлібі вона бере участь у створенні їх структури.

Геміцелюлози – це гетерополісахариди, які нарівні з целюлозою входять до складу клітинних стінок оболонок і ендосперму зернівок. Основною складовою геміцелюлози є пентози. У зерні пшениці та жита міститься від 8 до 10% геміцелюлоз. Пшеничне і житнє борошно, залежно від сорту, містить різну кількість геміцелюлоз. У висівках сортового помелу їх масова частка складає 40 %.

Геміцелюлози, як і клітковина, не засвоюються організмом людини. Ці полісахариди підсилюють перистальтику кишечнику, виводять із організму холестерин, важкі метали та інші шкідливі речовини.

Пентозани – це полісахариди, що складаються в основному з пентоз – ксилози і арабінози. Вони містять також залишки гексоз. Хроматографією препаратів пентозанів встановлено, що в їх молекулі міститься зв’язаний з вуглеводними ланцюжками білок.

Пшеничне борошно містить пентозанів від 2,1% у вищому сорті до 6,5% у обойному. В житньому сіяному борошні їх масова частка складає 4,2, а обойному – 8,6% на сухі речовини борошна.

Пентозани діляться на розчинні та нерозчинні. Розчинні пентозани часто називають слизями або гумі. У пшеничному борошні масова частка водорозчинних пентозанів становить 20…24, а у житньому – біля 40 % від загальної маси пентозанів.

Молекули пентозанів мають високополімерний характер, містять велику кількість гідроксильних груп. Водорозчинні пентозани мають підвищену здатність до гідратації, сильно виражені колоїдні властивості, здатність до гелеутворення. Біля половини водорозчинних пентозанів є глікопротеїдами. Саме ця фракція водорозчинних пентозанів утворює в’язкі розчини, які під дією окислювачів переходять у щільний гель. Оптимальним для утворення пентозанами драглів є рН 5,0…4,0. Слизі зерна жита швидко набухають у воді й утворюють в’язкі розчини. В’язкість цих розчинів у багато разів вища в’язкості розчину желатину тієї ж концентрації.

У ендоспермі зерна слизів майже у 2 рази менше, ніж у його периферійній частині, але в’язкість слизів ендосперму у 50 разів більша, ніж слизів, що містяться у периферійних частинах зерна. Розчинні пентозани поглинають воду у співвідношенні 1:15, нерозчинні — добре набухають у воді, поглинають воду в кількості, що перевищує їх масу в 10 разів.

Пентозани відіграють значну роль у формуванні структурно-механічних властивостей житнього тіста. Дріжджами вони не зброджуються, організмом людини не засвоюються.

Одним з найбільш розповсюджених пентозанів є арабаноксилан, який міститься у ендоспермі пшениці та жита.

Пектинові речовини – високомолекулярні полісахариди, основним структурний компонентом яких є галактуронова кислота. Вони входять до складу клітинних стінок разом з целюлозою, геміцелюлозою і лігніном. Це нерозчинні пектини (протопектини). Розчинні пектини містяться у клітковинному соку. В борошні масова частка пектинових речовин дуже мала. Важливою властивістю пектинів є здатність до набухання і комплексоутворення.

Азотисті речовини борошна. Азотисті речовини борошна представлені білками і небілковими речовинами. Основну частину азотистих речовин складають білки. За формою молекула білків зернових наближається до шару або еліпсоїду. За складністю будови білки ділять на протеїни і протеїди. У зернах злакових містяться в основному прості білки, протеїдів є незначна кількість. Протеїни розподіляють на чотири групи залежно від розчинності: альбуміни, глобуліни, проламіни, глютеліни.

Альбуміни – прості білки, розчинні у воді, мають відносно невелику молекулярну масу. Представником їх є лейкозин пшениці, жита, ячменю. Це повноцінні білки, вони містять усі незамінні амінокислоти.

Глобуліни – білки, розчинні у слабких розчинах нейтральних солей (3…5%-ний розчин NaCI, КСІ), містяться в зерні всіх злакових культур, як і альбуміни, є повноцінними білками. Масова частка альбумінів і глобулінів у борошні становить 15…20% загальної маси білків.

Проламіни – білки, розчинні у 70…80%-ному етиловому спирті. До найбільш вивчених білків цієї групи належать гліадини пшениці та жита, гордеїн ячменю, зеїн кукурудзи. З біологічної точки зору вони не досить повноцінні, бо мають незначний вміст лізину, іноді триптофану.

Глютеліни – білки, розчинні у слабких розчинах лугів (0,2…2,0%). До них належать глютенін пшениці та жита. У харчовому відношенні ці білки, як і проламіни, мають низьку біологічну цінність.

Такий розподіл протеїнів на фракції умовний. На цей час відомо, що кожна з цих фракцій є гетерогенною і складається з декількох білків.

Протеїни пшениці мають такий середній фракційний склад, у%:

• альбуміни – 6,2;

• глобуліни – 12,6;

• проламіни – 35,6;

• глютеліни – 28,2;

• нерозчинна фракція – 8,7.

Із протеїдів борошна найбільше значення мають:

• ліпопротеїди – сполуки білків з ліпідами;

• фосфоліпіди – сполуки, у яких білки зв’язані з фосфорною кислотою ефірним

зв’язком; глікопротеїди – сполуки білків з вуглеводами та їх похідними;

• нуклеопротеїди – сполуки білків з нуклеїновими кислотами.

Вміст білків у борошні. Масова частка білків у пшеничному борошні становить 10,3…1 2,5%, житньому – 6,9…1 0,7% і залежить від вмісту їх у зерні, з якого воно виготовлене. Масову частку білків у борошні можна встановити, визначивши в ньому масову частку азоту і помноживши її на коефіцієнт 5,67.

Накопичення білків у зерні залежить від таких факторів, як його сорт, склад ґрунтів, кліматичні умови, агротехніка вирощування тощо. Пшениця, що вирощується на півдні, накопичує більше білків, ніж вирощена в північних районах. Білки у зернівці розподілені нерівномірно. Якщо розглядати кожну із частин зерна, то найбільше білків містить зародок, менше їх в алейроновому шарі і найменше в ендоспермі. У зародку містяться в основному альбуміни, в алейроновому шарі – глобуліни і альбуміни, в ендоспермі – проламіни і глютеліни. Цим пояснюється різна масова частка білкових речовин за сортами борошна.

Якщо оцінювати амінокислотний склад білків борошна, то у ньому містяться всі вісім незамінних амінокислот, але амінокислотний склад білків борошна не збалансований за масовою часткою лізину, треоніну, триптофану та метіоніну. Білки житнього борошна порівняно з пшеничним містять більше незамінних амінокислот і особливо лізину.

Фізико-хімічні властивості білків борошна. Білки борошна мають значну гідратаційну здатність. Вона обумовлена гідрофільними групами, розміщеними на поверхні білкової глобули (-CO-NH-, -NH 2, -СООН). Білки борошна, на відміну від крохмалю, зв’язують воду осмотично, тобто міцніше. Під час гідратації навколо кожної молекули білка утворюються водні оболонки, що складаються з орієнтованих певним чином у просторі молекул води. У тісті білки утримують 2…3-кратну кількість води по відношенню до своєї маси. Внаслідок цього, молекули білків збільшуються в об’ємі. Деякі білки здатні набухати необмежено і утворювати колоїдні розчини. Білки пшеничного борошна гліадин і глютенін поглинають воду, набухають, злипаються і утворюють пружну, еластичну масу – сиру клейковину, її гідратаційна здатність, тобто кількість води, поглинутої відносно сухої маси білку, складає 1 70- 250%. Оптимальна температура для набухання білків – 30 °С. Клейковина, що утворюється у процесі змішування борошна з водою, формує структуру тіста. Вона є важливим фактором хлібопекарських властивостей пшеничного борошна. У житньому борошні масова частка білків дещо нижча, ніж у пшеничному. Співвідношення гліадину і глютеніну коливається у тих же межах, що у пшеничному борошні, але клейковину вони не утворюють. Цьому перешкоджає наявність у житньому борошні значної кількості пентозанів. В разі, коли у борошні масова частка пентозанів становить 2,6% до маси білків, клейковина не відмивається. Білки житнього борошна швидко набухають у воді. Частина їх здатна набухати необмежено (пептизуватись), переходити у колоїдний розчин, що обумовлює його в’язкість. Важливою властивістю білків борошна є денатурація. За певних умов змінюється внутрішня будова поліпептидних ланцюгів білків. У їх молекулі розриваються деякі зв’язки, за винятком ковалентних, змінюється вторинна, третинна та четвертинна структура і білки переходять в інший якісний стан, втрачають гідрофільні та набувають гідрофобні властивості. Із розчинних стають нерозчинними, втрачають біологічну активність. При цьому хімічний склад їх залишається незмінним. Відомо, що білки денатурують внаслідок дії високої температури, ультрафіолетового опромінювання, дії сильних кислот, солей важких металів, деяких інших факторів. Термічна денатурація характерна для білків зерна під час його сушіння при підвищеному температурному режимі. Більшість білків зерна денатурує при температурі 60…70 °С. У зерні пшениці це явище помітне уже при 50 °С.

Внаслідок термічної денатурації білки борошна, виготовленого з такого зерна,утворюють клейковину дуже низької якості, або клейковина зовсім не відмиється, знижується ферментативна активність борошна. Денатурація білків, що відбувається у процесі випікання тістових заготовок, обумовлює перетворення тіста у хліб. Денатурація білків спостерігається і у процесі зберігання виробів: білки старіють, їх структура ущільнюється, знижується здатність до набухання, розчинності, гідролізу. Це явище спостерігається при черствінні хліба. Під дією кислот і протеолітичних ферментів білки борошна здатні гідролізуватись з утворенням полі- та дипептидів і амінокислот. Ферменти, що гідролізують білки, належать до групи гідролаз. Це протеази, а саме: протеїназа і пептидаза. Встановлено, що під дією протеїназ білок повністю не розщеплюється, а перетворюється в сполуки, що не осаджуються трихлороцтовою кислотою. Такими сполуками є поліпептиди. Збільшення вмісту амінокислот при цьому майже не спостерігається, тобто розщеплюється зовсім незначна кількість пептидних зв’язків. Білки борошна, як і інші білки, є амфотерними сполуками, тобто мають властивості кислоти і лугу. Це є наслідком наявності у складі їх молекули кислотної (-СООН) і лужної (-NH2) груп. Внаслідок амфотерності вони надають буферних властивостей об’єктам із борошна. Тобто, в цих об’єктах різним значенням титрованої кислотності може відповідати одне й те саме значення рН. Небілкові азотисті речовини борошна. До небілкових азотистих речовин належать вільні амінокислоти, дипептиди, поліпептиди, альбумози і пептони, що утворюються у процесі гідролітичного розщеплення білкових речовин, а також аміди кислот, солі азотної та азотистої кислот тощо.

У зерні міститься 1…3% небілкових речовин, вони зосереджені в основному в алейроновому шарі та зародку. Їх масова частка зростає при проростанні, самозігріванні зерна, а також у недозрілому зерні. Масова частка небілкових азотистих речовин у борошні залежить від виду і сорту борошна, якості зерна, з якого воно виготовлене. Найбільше їх в обойних сортах борошна. Небілкові азотисті речовини беруть участь у процесах, що відбуваються при зберіганні борошна та його переробці. Так, потемніння борошна в процесі приготування хліба обумовлюється ферментативним окисленням амінокислоти тирозину. Вони є продуктами живлення для мікрофлори тіста. При випіканні хліба карбонільні групи редукуючих цукрів взаємодіють з амінокислотами, пептидами або білками в реакції меланоїдиноугворенні.

Ліпіди борошна. Ліпіди і розчинні в них супутні речовини, що екстрагуються із

борошна органічними розчинниками, називають сирим жиром. У пшеничному борошні залежно від сорту ліпідів міститься 1,4…2,3, у житньому – 1,6…2,7%. У борошні частина ліпідів знаходиться у вільному стані, частина зв’язана з білками (ліпопротеїди) і вуглеводами (гліколіпіди). Зв’язані ліпіди складають 30% усіх ліпідів. Встановлено, що зв’язані з білками ліпіди впливають на структуру і фізичні властивості білкового комплексу тіста. Зв’язані ліпіди – це структурні ліпіди зерна і борошна. Вільні ліпіди – це запасні ліпіди. Найрозповсюдженішою групою простих ліпідів є ацилгліцерини (або гліцериди). Ϊх називають жирами чи оліями. Жири становлять 63…65% всіх ліпідів зерна і борошна. У зерні жири містяться в основному у алейроновому шарі та зародку. Тому борошно високих виходів містить більше жиру, ніж низьких. У пшеничному і житньому борошні різних сортів міститься 0,9…2,1% жиру.

До складу триацилгліцеринів борошна входять насичені жирні кислоти (пальмітинова, стеаринова), а також ненасичені: олеїнова, лінолева і ліноленова. У борошні на долю ненасичених жирних кислот припадає 70-85%. У зв’язку з цим жир борошна має рідку консистенцію. Жири розкладаються в результаті ферментативного гідролізу під дією ферменту ліпази на гліцерин і жирні кислоти. Вони здатні до прогоркання (окиснення) під дією ферменту ліпоксигенази, світла, повітря і води. В результаті ферментативного розкладу жирів борошна підвищується його кислотність. За цим показником можна оцінити свіжість борошна.

Воски – являють собою ефіри високомолекулярних одноосновних жирних кислот і одноатомних високомолекулярних спиртів. У борошно потрапляють з уламками зерна, які вони вкривають тонким шаром. Масова частка їх у зерні дуже мала. Складні ліпіди (ліпоїди). До основних складних ліпідів борошна належать фосфоліпіди (фосфатиди) і гліколіпіди. У зерні пшениці та жита міститься 0,3…0,6 % фосфатидів, у зародку пшениці – 1,6 %. Це в основному лецитин. Фосфатиди разом з білками утворюють ліпопротеїдні комплекси. Під дією ферменту ліпази від фосфатидів відщеплюються жирні кислоти, а під дією гліцерофосфатази – фосфорна кислота. Продукти гідролізу фосфатидів впливають на кислотність борошна.

Фосфоліпіди мають гідрофільні та гідрофобні властивості, тобто вони є поверхнево-активними речовинами, мають властивість емульгаторів. Гідрофільні властивості обумовлені наявністю в їх складі фосфатної групи, а гідрофобні – жирних кислот. Вони є гідрофільними колоїдами, набрякають у воді і завдяки цьому сприятливо впливають на хлібопекарські властивості пшеничного борошна. Основними гліколіпідами борошна є моногалактозил гліцериди і дигалактозилгліцериди.

У зерні та борошні з нього супутниками ліпідів є жиророзчинні речовини. Це пігменти, жиророзчинні вітаміни, стерини та деякі інші речовини. Стерини з білками утворюють складні комплекси, беруть участь у побудові біологічних мембран. У зерні пшениці стеринів міститься 0,03…0,07%. Основними стеринами пшениці є ситостерини. Представником стеринів є також ергостерол, з якого під дією УФ- променів утворюється вітамін D.

Пігменти борошна. Борошно містить пігменти, що утворились у зерні під час його вирощування, а також при зберіганні та переробці. Пігментами зерна є каротиноїди, хлорофіл і флавоноїди. У результаті окисно-відновних процесів, що відбуваються при зберіганні та переробленні зерна, утворюються меланіни і меланоїдини. Жиророзчинні пігменти каротиноїди і хлорофіл за хімічною природою є ненасиченими вуглеводнями, тому вони легко окиснюються і переходять у безбарвні сполуки, борошно внаслідок цього білішає. Колір каротиноїдів борошна – жовтий або оранжевий, хлорофілу – зелений. У борошні містяться такі каротиноїди, як каротин, цеаксантин, криптоксантин, ксантофіл. Каротини мають провітамінні властивості. В організмі людини вони перетворюються у вітамін А. Каротиноїди впливають на якість борошна, вони надають йому приємного кремового кольору.

Флавоноїди мають жовте забарвлення – це пігменти оболонок. Колір різних сортів борошна обумовлюється кольором пігментів, що містяться в різних морфологічних частинах зерна. Мінеральні речовини борошна. Сполуки, які залишаються в золі борошна після спалювання, називають мінеральними. Загальну їх кількість називають сирою золою. У складі золи мінеральні речовини знаходяться у вигляді нелетких оксидів: Р2О5, К2О, CaO, МgО. Чим вищий сорт борошна, тим менше в ньому міститься мінеральних речовин. Масова частка золи є показником сорту і виходу борошна. За зольністю можна судити про вміст периферійних часток зерна у борошні.

Основну масу мінеральних речовин становлять макроелементи. Це – кальцій, фосфор, натрій, калій, магній, сірка, хлор. У загальній кількості мінеральних речовин борошна макроелементи складають 99,9%. Макроелементи об’єднують елементи, масова частка яких складає від десятих до сотих долі процента. Більша частина їх – це сполуки фосфору (50%), калію (30%), магнію і кальцію (15 %). У борошні кальцій знаходиться у вигляді сполук фосфорно- і щавлевокислих солей, сполук з білками, жирними кислотами тощо. Кальцій каталізує активність ферменту а-амілази. Фосфор міститься у вигляді фосфатидів і різних органічних сполук. Найбільша частина фосфору борошна представлена фосфором фітину. Фітин – це калій-кальцій- магнієва сіль інозитфосфорної кислоти. Він міститься у алейроновому шарі зерна і оболонках, у ендоспермі його майже немає. У обойному борошні фосфор фітину складає (% на CP) 1,1…1,3, борошні II сорту – 0,02…0,05. У житньому борошні фітинового фосфору набагато більше, ніж у пшеничному.

Під дією ферменту фітази від інозитфосфорної кислоти відщеплюються залишки фосфорної кислоти, яка активно впливає на величину кислотності борошна. Фітаза також розщеплює фітинову кислоту і цим самим поліпшує засвоєння організмом людини кальцію, що міститься у борошні, З точки зору гігієни харчування у борошні співвідношення кальцію і фосфору, а також кальцію і магнію неоптимальне і складає 1:2,5 і 1:1,7, тоді як оптимальне 1:1,5 і 1:0,6 відповідно. Надмірний вміст фосфору затримує засвоєння кальцію.

Поряд з макроелементами у борошні є мікроелементи: залізо, йод, мідь, фтор, цинк, кобальт, марганець, молібден та інші. Основна роль макро- і мікроелементів полягає у підвищенні активності ферментів, що каталізують біохімічні процеси, у тому числі у дріжджовій клітині під час бродіння. У харчуванні людини борошно є важливим джерелом надходження мінеральних елементів, таких як: фосфор, кальцій, калій, магній, залізо.

Масова частка окремих мікроелементів підлягає гігієнічному контролю і обмежується стандартами на борошно. Міді має бути не більше 1 0; свинцю – 0,5; кадмію – 0,1; миш’яку – 0,2; ртуті – 0,02; цинку – 50,0 мг/кг.

Вітаміни борошна. У борошні містяться у різній кількості 8 водорозчинних вітамінів: тіамін (В1), рибофлавін (В2), ніацин (РР), піридоксин (В6), біотин (Н), аскорбінова кислота (С), пантотенова кислота (В3), інозит. Найбільша частка від загальної кількості вітамінів борошна належить вітамінам В1, В2 і PР

Оскільки вітаміни концентруються в зародку і алейроновому шарі, вміст їх у борошні тим вищий, чим більший вихід борошна. У борошні низьких сортів міститься також незначна кількість жиророзчинних вітамінів. Це провітаміни А – каротини; похідні стеринів – вітаміни групи D, які в організмі регулюють обмін кальцію і фосфору; вітаміни групи Е або токофероли. На токофероли багатий зародок зерна, вони є сильними антиоксидантами. Вміст їх в обойному борошні забезпечує більш тривалий термін зберігання цього борошна порівняно з сортовим.

Ферменти борошна. Біохімічні процеси, що протікають у борошні при його зберіганні, під час приготування тіста, при випіканні хліба, відбуваються за участю ферментів борошна і дріжджів. Ферменти складають мізерну частку від маси борошна, тому їх кількість не виражається в процентах. Їх присутність виявляється по наявності перетворень речовин, що каталізуються ферментами. Масова частка ферментів у борошні обумовлюється масовою часткою їх у зерні. Ферментативна активність зерна залежить від умов його вирощування, зберігання, режимів переробки. Підвищена активність ферментів у зерні, а значить і в борошні з цього зерна, спостерігається, якщо зерно не дозріло, проросло, було ушкоджене клопом- черепашкою або приморожене. Активність ферментів зерна значно знижується при жорстких режимах його сушіння. Оскільки у зерні ферменти зосереджені здебільшого в зародку і алейроновому шарі, сортове борошно містить менше ферментів, ніж обойне. Під час зберігання борошна ферментативні процеси у ньому протікають досить мляво. Тільки при підвищенні вологості борошна більше 1 4,5% вони дещо активізуються. У процесі змішування борошна з водою ферментативні реакції швидко активізуються. У технології хлібних виробів особливо важливу роль відіграють гідролітичні та окисно-відновні ферменти борошна. В ході технологічного процесу під дією гідролаз високополімерні сполуки борошна розкладаються на більш прості речовини, накопичуються водорозчинні сполуки, формуються певні реологічні властивості тіста.

Речовини, що утворюються в результаті дії ферментів, особливо декстрини, цукри, відіграють важливу роль у формуванні структури хліба, його запаху і смаку. Активність дії гідролітичних ферментів борошна обумовлює накопичення в тісті та хлібі певної кількості водорозчинних речовин і характеризується терміном -автолітична активність борошна. Якщо борошно має підвищену або низьку автолітичну активність, хліб може мати різні дефекти. Амілолітичні ферменти борошна. Відомо декілька типів амілолітичних ферментів. Ці ферменти каталізують гідроліз крохмалю. При виготовленні хліба розпізнають три амілази: α-амілазу, β-амілазу і глюкоамілазу. В борошні, виготовленого з неушкодженої пшениці міститься тільки β-амілаза. У пшеничному борошні, виготовленому з пророслого зерна пшениці, пошкодженого клопом- черепашкою міститься також α-амілаза. Глюкоамілаза міститься в хлібопекарських дріжджах. Житнє борошно, як із пророслого, так і з нормальної якості зерна, містить у значній кількості активну α-амілазу. β-амілаза знайдена у пророслих зернах хлібних злаків і в зернах нормальної якості. Вона міститься у всіх сортах пшеничного і житнього борошна.

У борошні α і β-амілази знаходяться у зв’язаному з білками стані й під час протеолізу відщеплюються. Ферментативний гідроліз крохмалю під дією α- і β-амілаз відбувається внаслідок розриву глюкозидних зв’язків амілози та амілопектину і приєднання по місцю їх розриву молекули води. Як α-амілаза, так і β-амілаза каталізують лише розщеплення α-1,4-глюкозидних зв’язків і не можуть гідролізувати а-1,6-глюкозидних зв’язки. Проте вони відрізняються між собою за характером дії на амілозу і амілопектин та оптимальними параметрами активності. Для α-амілази характерне неупорядковане розщеплення амілози і амілопектину, тоді як для β-амілази – ступеневе. При дії α-амілази на амілозу її макромолекула спочатку розпадається на декстрини середнього розміру зі ступенем полімеризації 6-1 0 (α-декстрин), які в подальшому розщеплюються на низькомолекулярні декстрини і мальтозу. При дії α-амілази на амілозу може відбутися також відрив одного, двох або трьох глюкозних залишків. Таким чином, α-амілаза здатна повністю перетворити амілозу в мальтозу, мальтотріозу і невелику кількість глюкози. При дії α-амілази на амілопектин крохмалю утворюється мальтоза і низькомолекулярні декстрини з 5-8 глюкозидними зв’язками, які в подальшому α- амілазою не розщеплюються до мальтози. Це обумовлено тим, що фермент не діє на α-1,6-глюкозидні зв’язки у місцях розгалуження макромолекул амілопектину. Тому у результаті дії α-амілази на амілозу і амілопектин утворюються низькомолекулярні декстрини, мальтоза, невелика кількість мальтотріози і глюкози. β-амілаза послідовно відщеплює від амілози і амілопектину ланки мальтози. Лінійна макромолекула амілози β-амілазою повністю гідролізується до мальтози. Але якщо у ланцюгу, що атакується β-амілазою, число глюкозних залишків непарне, останні три одиниці залишаються нерозщепленими у вигляді мальтотріози. В амілопектині β-амілаза розщеплює лише верхівки розгалужених ланцюгів. Дія ферменту припиняється на відстані одного елементарного глюкозного залишку до розгалуження. В результаті гідролізу залишається високомолекулярний декстрин. β-амілаза розщеплює амілопектин з утворенням мальтози лише на 54 %. Утворені високомолекулярні декстрини піддаються подальшому гідролізу α-амілазою і розпадаються на низькомолекулярні декстрини, на які знову починає діяти β-амілаза. Навіть при сумісній дії α і β-амілаз при гідролізі амілопектину залишаються декстрини з 5-8 глюкозними залишками, в яких зосереджені α-1,6 глюкозидні зв’язки. При одночасній дії обох амілаз крохмаль гідролізується на 95 %. Оптимальні умови дії у α і β-амілаз різні, β-амілаза найактивніша при рН середовища 4,5…4,8 і температурі 49…54 °С. При температурі 70 °С вона інактивується. Для α-амілази оптимальним рН середовища є 5,6…6,3, а температура 58…65 °С. Інактивується α-амілаза при температурі випікання 80…85 °С. Порівняно з β-амілазою α-амілаза більш термостабільна, але чутлива до зниження рН середовища. При рН 3,3…4,0 α-амілаза інактивується. При зниженні рН знижується температурний оптимум і температура інактивації амілаз. Залежно від кислотності середовища температура інактивації коливається для β-амілази в межах 60…84, α- амілази – 70…95 °С.

Нативний крохмаль борошна гідролізується ферментами повільно. Найлегше гідролізуються амілазами ушкоджені зерна крохмалю і клейстеризований крохмаль. Швидкість ферментативного гідролізу крохмалю амілазами можна характеризувати загальною кількістю редукуючих вуглеводів (у перерахунку на мальтозу), що накопичились у продукті за час гідролізу. Амілази відіграють значну роль у технології приготування хліба. У процесі переробки пшеничного борошна з непророслого зерна β-амілаза забезпечує в тісті накопичення мальтози, необхідної для життєдіяльності мікрофлори тіста, а також реакції меланоїдіноутворення підчас випікання хліба. При переробці борошна з пророслого зерна наявність α-амілази, оптимальна активність якої лежить у межах 58…65 °С, може привести під час випікання до накопичення у м’якушці хліба низькомолекулярних декстринів, що обумовлюють її липкість. Оптимальні умови дії цих ферментів лежать в основі заходів і методів регулювання технологічного процесу при переробці борошна з пророслого, враженого клопом-черепашкою або з іншими дефектами зерна. β-фруктофуранозидаза (сахараза, інвертаза) каталізує гідроліз сахарози на глюкозу і фруктозу. Цей фермент каталізує також розщеплення рафінози на фруктозу і дисахарид мелібіозу. α-глюкозидаза (мальтаза) каталізує гідроліз мальтози на дві молекули глюкози. Целюлази і геміцелюлази каталізують відповідно гідроліз целюлози та геміцелюлози. Протеолітичні ферменти. Під дією протеолітичних ферментів протеаз (протеїназ і пептидаз) відбувається гідролітичне розщеплення білків. Воно характеризується розривом пептидного зв’язку. Ферментативне розщеплення білків можна зобразити такою схемою: Білки → Альбумози → Пептони, Поліпептиди → Пептиди і амінокислоти Із зерна пшениці виділені кислі протеїнази з оптимумом дії рН 3,7-4,0; нейтральні протеінази з оптимумом дії рН 6,5…7,0; лужні протеінази з оптимумом дії рН > 8,0. Кислі протеінази – це ферменти типу папаїну. Вони активуються сульфгідрильними сполуками – відновленим глютатіоном, цистеїном. Інгібіторами їх є окисники. Нейтральні протеінази до цієї групи не відносяться. Їх інгібіторами є хлорид натрію, фенольні сполуки, ароматичні амінокислоти. Кухонна сіль у кількості, що міститься в рецептурі хлібних виробів, здатна знизити активність нейтральних протеїназ на 60…70%. Нейтральні протеінази мають вищу активність, ніж кислі. Вважається, що оптимальними умовами для дії комплексу протеїназ пшеничного борошна є: рН – 4,0…5,5 і температура 45…47 °С. Очевидно, що в умовах тіста певну роль відіграють як кислі, так і нейтральні протеінази. У пшеничному тісті протеінази борошна проявляють слабку дію і обумовлюють тільки частковий протеоліз білків без значного накопичення водорозчинних речовин. Ефективність їх дії значно залежить від податливості білків. Початковим ефектом дії протеіназ є дезагрегація білку, порушення його четвертинної та третинної структури. Значно більшу активність мають протеінази борошна із пророслого зерна. Дуже висока активність у протеіназ борошна із зерна, ураженого клопом-черепашкою, слина якого містить сильні протеолітичні ферменти. При приготуванні тіста з такого борошна воно сильно розріджується. Зменшенню активності протеолітичних ферментів сприяє зниження температури тіста, більш низьке значення рН субстрату, внесення окисників, які роблять білки менш податливими до протеолізу, внесення солі в опару. Оскільки оптимальна температура дії протеїназ 45…47 °С, у перший період випічки спостерігається найбільш сильне розщеплення білків, в тісті, що випікається, накопичуються пептони, поліпептози, амінокислоти. Довгий час вважалося, що протеінази розщеплюють білки, а утворені при цьому поліпептиди розщеплюються пептидазами до амінокислот. Пізніше виявилося, що протеінази здатні розщеплювати поліпептидні зв’язки не лише в білках, а також у різних поліпептидах. Ліпази каталізують розщеплення жирів з приєднанням води і утворенням жирних кислот. Ферменти можуть гідролізувати жир з відщепленням однієї, двох або трьох молекул жирної кислоти. Рослинні ліпази відщеплюють спочатку один, потім другий і далі третій кислотні залишки. У борошні ліпаза проявляє свою дію під час його зберігання. Активність ліпази вища у борошні більш високого виходу порівняно з и активністю у борошні низьких виходів. Ліпаза зернових належить до розчинних ферментів. Оптимум її дії при рН 8. Вільні жирні кислоти, що утворюються в результаті дії ліпази, підвищують кислотність борошна. При подальших перетвореннях можуть обумовлювати погіршення якості борошна. Ліпоксигеназа – окисно-відновний фермент борошна, міститься як у зернах жита, так і в зернах пшениці. Ліпоксігеназа каталізує окиснення Оксигеном повітря ненасичених жирних кислот. Фермент діє специфічно і приєднує молекулу О2 до подвійних зв’язків у ненасичених жирних кислот, що мають два подвійних зв’язки, розділені однією СН 2- групою. Таким умовам відповідають лише три природні кислоти – лінолева, ліноленова і арахідонова. При цьому утворюються гідропероксиди. Гідропероксиди є дуже сильними окислювачами і справляють окислювальну дію на білково- протеїназний комплекс борошна, покращують його якість. Оптимальними для дії ліпоксигенази є температура 30-40 °С і рН середовища 5…5,5. Поліфенолоксидаза (тирозиназа). Тирозиназа каталізує окиснення амінокислоти тирозину. В результаті цієї реакції утворюються темнозабарвлені речовини – меланіни, які обумовлюють потемніння м’якушки хліба із сортового борошна. Цей фермент міститься здебільшого в борошні високих виходів. Температурний оптимум дії ферменту 40…50 ºС, рН 7…7,5. При рН 5,5 тирозиназа втрачає активність. Цей фактор використовують при переробленні борошна, що містить вільний тирозин, для запобігання окиснення його тирозиназою, підвищуючи кислотність тіста. У пшеничному борошні міститься аскорбатоксидаза – фермент, що каталізує окиснення аскорбінової кислоти, яка має відновлювальні функції в дегідроаскорбінову кислоту, яка є окислювальним агентом.

Формування асортименту крупів залежить від виду круп’яної культури і технології  виготовлення. Залежно від виду круп’яної культури, крупи поділяють на види (пшеничні, ячмінні, вівсяні, кукурудзяні, рисові, гречані та ін.), а від технології виготовлення — на різновиди, номери, сорти. Технологічні операції, які впливають на формування асортименту крупів, це:

– термічна обробка (звичайні, із скороченим часом варіння, швидкорозварювані і такі, що не потребують варіння),

– цілісність ядра (неподрібнені, подрібнені, плющені),

– спосіб обробки поверхні (нешліфовані, шліфовані),

– крупності (номери),

– вміст доброякісного ядра і домішок (сорти).

Круп’яні заводи, залежно від способу виробництва, мають різноманітний асортимент круп ‘яної продукції, яку можна розділити на шість груп.

1. Крупи недроблені – рис (шліфований, полірований), пшоно, ядриця гречана, вівсяна не дроблена, горох цілий, які отримують лущенням з обробкою ядра.

2. Крупи дроблені шліфовані – перлова (із ячменю), Полтавська і Артек (із пшениці), кукурудзяна шліфована. Ці крупи отримують видаленням оболонок і зародків, дробленням ядра з наступним шліфуванням, поліруванням та сортуванням за розмірами ( від 0,56 до 3,5 мм) на п’ять номерів.

3. Крупи дроблені – ячна (з ячменю), вівсяна, кукурудзяна, які отримують дробленням чистого ядра і сортуванням за розмірами ( від 0,56 до 2,5 мм) на три номери.

4. Пластівці – продукт подальшої переробки круп.

5. Крупи підвищеної поживної цінності, які отримують шляхом змішування 2-3 видів розмеленої крупи з введенням додатків рослинного та тваринного походження.

6. Крупи швидкого приготування – оброблені за спеціальною технологією Залежно від якості, крупу розділяють на сорти: виший, перший, другий.

Пшеничні крупи. Із зерна пшениці виробляють пшеничні шліфовані і манні крупи. Крупи пшеничні шліфовані поділяють на п’ять номерів – від 1 до 5. Крупи № 1…4 називають Полтавськими. П’ятий номер круп має назву Артек. Крупи № 1 мають розміри, які не набагато менші від розмірів цілого зерна (3…3,5 мм) і видовжену форму. Крупи від № 2 до № 5 являють собою подрібнене зерно. Форма крупів № 2 овальна, № 3, 4 і 5 — округла. Тривалість варіння крупів – від 1 5 (Артек) до 60 хв (№ 1). Після варіння їхній об’єм збільшується у 4—5 разів. Крупи Полтавські і Артек на товарні сорти не поділяють. Випускають також пшеничні крупи швидкорозварювані і такі, що не потребують варіння. Манні крупи виготовляють не на крупозаводах, а дістають при сортових помелах зерна пшениці в борошно. Рідше ці крупи виготовляють спеціальним розмелюванням твердої пшениці. Манна крупа має дрібні частинки (1,0…1,5 мм) майже чистого ендосперму. Залежно від виду зерна пшениці розрізняють три марки манних крупів: “М”, “Т” і “МТ”. Крупи марки “М” виготовляють із м’якої пшениці, “Т” – з твердої і “МТ” – із м’якої з домішкою твердої пшениці (дурум). Тривалість варіння манних круп невелика: марки “М” – від 5 до 8 хв, “Т” – 1 0…15 хв. У першому випадку крупи мають більший об’єм, у другому – кращі смак і консистенцію. Крупи марки “МТ” за всіма показниками займають проміжне місце між крупами марок “М” і “Т”. Хімічні речовини манних крупів легко засвоюються. Тому вони дуже високо ціняться, особливо у дитячому і дієтичному харчуванні. Манні крупи на товарні сорти не поділяють.

Ячмінні крупи. Залежно від технології виготовлення крупи з ячменю поділяють на перлові і ячні. Перлові крупи – це ядро зерна ячменю, вивільнене від квіткових плівок і відшліфоване. Виготовляють перлові крупи п’яти номерів – від 1 до 5. Крупи № 1 мають найбільші розміри (3…3,5 мм), а № 5 — найменші (менші від 1,5 мм). Крупи № 1 і № 2 – це відшліфовані цілі зерна ячменю, а № 3, 4 і 5 – подрібнені, відшліфовані його частинки. Форма перлових крупів № 1 і № 2 видовжена, колір білий або жовтуватий. Крупи № 3, 4 і 5 мають округлу форму і білий колір з темними смужками на місці борозенки. Випускають також перлові крупи із скороченим часом варіння, швидкорозварювані і такі, що не потребують варіння.

Ячні крупи — це частинки подрібненого ядра різного розміру і форми. Для їх виготовлення крупів використовують склоподібний ячмінь. Залежно від розміру крупинок ячні крупи поділяють на три номери: 1, 2 і 3. Крупинки мають неправильну форму, гострі грані і жовтувато-сірий колір. Найбільші розміри крупинок у крупах № 1. Ячні крупи варять 40…50 хв., перлові — значно довше — 60…90 хв. Тривалість варіння залежить від розміру крупинок. Крупи № 1 варять довше, ніж крупи № 2, а крупи № 2 —довше, ніж крупи № 3. Ячні і перлові крупи збільшуються в об’ємі у 5…6 разів. У кулінарії їх використовують для приготування каш і супів. Каші з ячних крупів мають в’язку консистенцію, а з перлових— розсипчасту, недоліком перших є те, що вони твердіють після охолодження.

Вівсяні крупи. Залежно від технології виробництва розрізняють вівсяні крупи неподрібнені і плющені. Неподрібнені пропарені крупи мають вигляд шеретованих зерен вівса і гладеньку поверхню. При пропарюванні утворюються меланоїдіни, які надають їм світло-кремового кольору. Плющену крупу виготовляють із неподрібнених заново пропарених крупів пропусканням через рифлені вальці. Такі крупи мають вигляд пластівців 1…1,2 мм завтовшки. На поверхні крупинок помітно рисунок від вальців. Вівсяні крупи характеризуються високими споживними властивостями, добре засвоюються і використовуються для дієтичного харчування. Смакові якості вівсяних каш невисокі. Плющені крупи порівняно з неподрібненими швидше варяться. Крупи пропарені неподрібнені шліфовані і плющені залежно від якості поділяють на три сорти — вищий, перший і другий. Існують також вівсяні крупи для дитячого харчування. Це неподрібнені крупи, одержані із зерна, вирощеного на полях без використання пестицидів.

Кукурудзяні крупи. Виготовляють два види кукурудзяних крупів: шліфовані і подрібнені. Шліфовані крупи являють собою частинки ядра кукурудзи різної форми, добуті відокремленням плодових оболонок і зародка, зашліфовані, з заокругленими гранями. Залежно від розміру крупинок кукурудзяні крупи поділяють на п’ять номерів. Найбільші за розміром крупи № 1, найменші — № 5. Крупи подрібнені поділяються на три різновиди: великі, середні і дрібні. Кукурудзяні крупи варять довго — близько 1 год. При варінні вони збільшуються в об’ємі в 3…4 рази. Каші мають тверду консистенцію і специфічний присмак, що є їхнім недоліком. Кукурудзяні крупи на товарні сорти не поділяються.

Рисові крупи. Залежно від технології виготовлення розрізняють шліфовані неподрібнені і подрібнені рисові крупи. Рис шліфований — це оброблені на шліфувальних машинах зерна шеретованого рису. Він має дещо шорстку поверхню, інколи із слідами насіннєвих оболонок. Рис подрібнений шліфований — це побічний продукт при виробництві шліфованого рису, додатково оброблений на шліфувальних машинах. Крупа має биті ядра рису розміром менше 2/3 цілого ядра. Тривалість варіння рисових круп 30…40 хв. Крупи характеризуються добрим смаком, приємним зовнішнім виглядом, високою засвоюваністю, вони широко використовуються для дитячого і дієтичного харчування. Шліфовані неподрібнені рисові крупи поділяють на три сорти: екстра, вищий, 1-й, 2-й, 3-й. Подрібнений рис на товарні сорти не поділяють. Крупи рисові екстра мають білий колір, крупи вищого, 1-го, 2-го, 3-го сортів та дроблені — білий з різними відтінками.

Крупи з проса. Із зерна проса виготовляють пшоно. Ця крупа буває тільки одного різновиду — пшоно шліфоване, яке має колір від білого до жовтого. Кращими споживними властивостями характеризуються крупи жовтого кольору. Вони мають склоподібне ядро і високі смакові якості. Каша з таких крупів розсипчаста. Крупи білого кольору мають борошнисте ядро. Тривалість варіння пшона — 40…50 хв. Крупи при варінні збільшуються в об’ємі в 6…7 разів. Шліфоване пшоно поділяють на три сорти: вищий, 1-й та 2-й. Випускають також пшоно шліфоване швидкорозварюване.

Гречані крупи. Залежно від технології виготовлення гречані крупи поділяють на ядрицю (звичайну і швидкорозварювану) та проділ (звичайний і швидкорозварюваний). Крупа ядриця — це цілі ядра гречки, вивільнені від плодових оболонок. Колір крупи зеленкуватий або кремовий. Проділ — це подрібнені крупи, які утворюються при виготовленні ядриці. Швидкорозварювані гречані крупи виготовляють термічною обробкою звичайних гречаних крупів. Тривалість варіння крупи ядриці звичайної від 30 до 40 хв, швидкорозварюваної — 15…20 хв. Крупа ядриця при варінні значно збільшується в об’ємі — у 5…6 разів. Це підвищує споживні властивості цих крупів. Проділ вариться швидше ядриці (близько 20 хв.), однак він характеризується гіршими споживними властивостями. Каша, виготовлена з проділу, має в’язку консистенцію. Ядрицю звичайну і швидкорозварювану поділяють на три товарні сорти: 1-й, 2-й, 3-й. Проділ на сорти не поділяють. Випускають також гречані крупи, що не потребують варіння. Із зерна, вирощеного на полях без використання пестицидів, виготовляють гречану ядрицю для дитячого харчування.

Крупи з гороху. Існують такі різновиди крупів гороху — горох лущений цілий полірований; горох лущений колотий полірований.

Крупи з квасолі. Насіння квасолі використовують для харчових цілей без попередньої машинної обробки, крім видалення сторонніх домішок. Колір насіння квасолі визначає її використання в кулінарії: як правило, з білонасінної квасолі готують перші страви, з кольорової—другі.

Одна з найважливіших задач технологічного процесу виробництва круп – це очистка зерна від домішок і видалення оболонок. Враховуючи, що зернівки різних круп’яних культур покриті квітковими, насіннєвими чи плодовими оболонками, їх називають плівчастими. Зерно, яке вивільнене від оболонок, називають ядром. Міцність зв’язку оболонок з ядром у різних культур неоднакова. Наприклад, міцне з’єднання у ячменю, а у гречки, рису, проса, вівса – слабке. Суттєва відмінність круп’яного виробництва від мукомельного – це прагнення зберегти цілим ядро в процесі переробки зерна. На вихід і якість крупи великий вплив має консистенція ядра. Склоподібне ядро має більшу міцність. При лущінні і шліфуванні воно менше дробиться, відповідно зменшується вихід битих зерен та мучки. Для технологічних цілей дуже важливо, щоб зернова маса складалася з однакових по склоподібності та борошнистості зерен, бо їх сумісна переробка призводить до втрат ядра.

При лущінні зерна велике значення має вологість ендосперму: чим вона більша (до певної межі), тим менше ендосперм руйнується. Технологічний процес круп’яного виробництва включає такі етапи: – підготовка зерна до переробки:

• очистка від домішок,

• видалення остюків (для вівса),

• ГТО,

• попереднє сортування;

– переробка зерна в крупу:

• лущіння,

• видалення борошнистих і дроблених часток зерна і оболонок із суміші,

• виділення ядра із суміші лущених і не лущених зерен,

• дроблення ядра,

• шліфування та полірування крупи,

• сортування і

• контроль круп та відходів.

Підготовка зерна до переробки Враховуючи різницю технологічних властивостей круп’яного зерна та вміст в зерновій масі домішок, кожну культуру готують по індивідуальній технологічній схемі.

1. Очистка зерна від домішок.

Зерно, яке призначене для переробки на крупу, повинно відповідати нормам якості. Для цього його попередньо очищають, просушують (якщо потрібно) і формують великі партії зерна. Основну очистку зерна проводять в повітряно-ситових сепараторах, для чого застосовують 2—3 послідовно розташованих системи. На першій системі відбирають крупні, мілкі та легкі домішки. В другій та третій системах проводять подальшу очистку зерна від мілких домішок та зерна. Для відбору мілкого, недорозвинутого і найбільш засміченого зерна, а також для сортування зерна на фракції можуть бути використані розсіви. В сепараторах розмір і форма отворів сит залежить від розмірів та форми зерна кожної культури. Сепаратори повинні забезпечити повне виділення крупних домішок, та 95 % мілких та легких. При підготовці зерна деяких культур застосовують триєри: кукулевідбірні – для очистки вівса, ячменю, пшениці і вівсюговідбірні — для гречки, пшениці. Кукулевідбірні машини повинні видалити не менш ніж 4 %коротких, а вівсюговідбірні – не менше 80 % довгих домішок. При переробці ячменю, пшениці застосовують поверхневу очистку зерна (попереднє лущіння) в оббійних машинах, або лушільно-шліфувальних типу ЗНШ. Відходи, які отримані в результаті інтенсивної очистки контролюють на предмет видалення повноцінного зерна.

2. Гідротермічна обробка зерна (ГТО).

ГТО застосовують при підготовці гречки, вівса, гороху, пшениці, кукурудзи. При цьому змінюються технологічні властивості:

• збільшується міцність ядра,

• знижується міцність оболонок,

• зменшується дроблення зерна при лущінні та шліфуванні, краще виділяються оболонки і зародок.

Біохімічні зміни в зерні підвищують поживні властивості крупи. Залежно від виду зерна та асортименту крупи застосовують різні методи ГТО. Для пшениці і кукурудзи — холодне кондиціонування, а для гречки, вівса, гороху – гаряче з застосуванням пари. При холодному кондиціонуванні зерно зволожують водою (40°С), а потім відволожують його протягом 0,5…3,0 год. Волога при цьому проникає в основному в периферійні шари ендосперму, що сприяє кращому виділенню оболонок. Щільність ядра при цьому не змінюється. При гарячому кондиціонуванні зерно пропарюють в горизонтальному шнековому пропарювателі безперервної дії або в апаратах періодичної дії протягом 1,5-8,0 хвилин. При цьому зерно швидко зволожується та прогрівається і підвищується стійкість ядра до руйнування, ослаблюється зв’язок оболонок і ядра. Після пропарювання зерно сушать, внаслідок чого знижується міцність оболонок. Завершує процес ГТО охолодження зерна, яке сприяє подальшому висушуванню оболонок і покращенню їх виділення. Для цього застосовують аспіраційні колонки різних конструкцій.

Сортування зерна до лущіння. Чим краще розсортовано зерно за розміром, тим вища ефективність роботи лущильних машин. Число фракцій залежить від характеру і форми робочої зони лущильних машин та умов сортування продуктів лущіння. Як правило, зерно ділять на дві фракції: крупну та мілку. Найбільш точного сортування потребує зерно гречки, яке ділять на 5 фракцій.

Зерно на фракції ділять за допомогою розсівів — крупосортувальних машин в які встановлюють сита з отворами потрібної форми і різні за розміром залежно від встановленого числа фракцій і їх крупності.

Лущіння зерна. При одержанні крупи використовують п’ять основних видів лущильних машин:

• вальцедекові станки,

• станки з валками, покритими гумою,

• лущильна постава,

• лущильні машини з абразивними дисками і

• оббійні машини.

Кожна з них годиться для лущіння 1 -2 певних зернових культур і непридатна для інших. принцип дії машин можна звести до З-х основних способів дії робочих органів на зерно під час лущіння:

• лущіння стисканням і зсуванням,

• лущіння багатократним ударом,

• лущіння тертям об абразивну поверхню:

а) лущення зерна стиском і зсувом – при цьому на зерно діють двома робочими поверхнями, відстань між яким менша за розмір зерна. Його застосовують для лущіння зерна, оболонки у якого не зрослись з ядром. Використовують основні машини:

• вальцедекові станки (просо та гречка),

• лущильна постава (рис та овес),

• лущильники у яких валки покриті гумою.

У вальцедекових станках проходить відділення квіткових оболонок при дії на них двох робочих поверхонь, одна з яких валок, що обертається, а друга — нерухома дека, набрана із гумотканиних пластин або піщанику. У лущильнику з валками, які покриті гумою, зерно проходить між валками, які обертаються з різними швидкостями назустріч один одному. У лущильній поставі зерно обробляється між двома дисками, які розмішені в горизонтальній площині, поверхня котрих покрита абразивним матеріалом: верхній диск нерухомий, нижній – обертається;

б) лущіння зерна багатократним ударом – застосовують для зернових культур з міцним ядром (ячмінь, пшениця, овес). Для цього використовують ті ж оббійні машини, що і на борошномельних заводах, їх недоліком є підвищений вихід дробленого зерна;

в) лущіння зерна тертям об абразивну поверхню використовують для зерна оболонки якого зрослись з ядром (ячмінь, пшениця, горох та кукурудза). Зерно потрапляє між абразивними кругами, що обертаються і непорушним перфорованим циліндром. Машини даного типу використовуються для шліфування і полірування ядра.

Ефективність процесу лущення зерна при виробництві крупи оцінюють двома показниками: — коефіцієнт лущення, який характеризує кількість лущених і не лущених зерен, (%) — коефіцієнт цілості ядра, який показує % видалення цілого ядра (ядро, дроблене ядро + мучель). При однаковому коефіцієнті цілого ядра, приблизно рівному 95% – коефіцієнт лущення може бути (%):

• для вівса 90…95;

• для рису 85…90;

• для гречки 50…60.

Сортування продуктів лущення. При сортуванні продуктів лущення виконують наступні технологічні операції: виділяють мучель і дробленку, відділяють лузгу, ядро від не лущених зерен. Дроблене ядро і мучель виділяють сортуванням в розсівах та крупосортувальних машинах. Лузгу відвіюють в аспіраційних колонках та аспіраторах. Складніше розділити лущене і нелущене зерно через незначні відмінності. Для цього застосовують методи відбору ядра (круповідділення) з використанням різниці в розмірах, щільності, стану поверхні в розсівах, крупосортувальних машинах, триерах, круповід-дільних машинах. Технологічна ефективність процесу круповідділення визначається точністю розділення зернової суміші, чистотою виділення лущеного зерна.

Шліфування та полірування ядра. Після лущення зерна на його поверхні залишаються оболонки, частково алейроновий шар та зародок, їх видалення шліфуванням покращує зовнішній вигляд крупи, підвищує її харчову цінність, покращує кулінарні якості, зменшує час варки і т.д. Виділення зародка зменшує вміст жиру і тим самим покращує зберігання круп, бо жир при окисленні надає продукту гіркий смак. Розділяють шліфування цілого і дробленого ядра. Останнє при шліфуванні стає округлим і відповідає певному номеру. Принцип роботи всіх машин, призначених для шліфування, базується на багаторазовій інтенсивній дії абразивної і металевої поверхні робочих органів при взаємному терті часток, в результаті чого проходить стирання оболонок. В процесі шліфування отримують значну кількість мучки від 10…11 % при обробці рису до 40 % при виготовленні перлової крупи. Ефективність процесу шліфування можна оцінити кількістю мучки, зміною кольору крупи, зміною біохімічного складу. Крім шліфування при виготовленні деяких круп (рису та гороху) застосовують полірування ядра, яке покращує товарний вигляд круп. З поверхні ядра видаляється мучка, загладжуються подряпини, поверхня стає гладкою, полірованою. Процес проводиться на аналогічних машинах що і шліфування (або спеціальних), але робочі органи встановлюють з м’якого матеріалу: шкіри, тканини, тощо. Різання (дроблення) ядра: застосовують при обробці лущеного, а інколи і шліфованого ядра для виробництва номерної крупи: пшеничної, кукурудзяної, перлової, ячної. Для дроблення використовують вальцеві станки і барабанні дробарки, з наступним сортуванням продуктів дроблення. Дроблення не повинне супроводжуватись подрібненням ядра до мучелю. Крупи із скороченим часом варіння одержують з пропареного круп’яного зерна. Для виготовлення швидкорозварюваних крупів проводять зволоження, пропарювання, іноді розплющування і висушування. Крупи, що не потребують варіння, одержують доведенням круп деяких культур до повної кулінарної готовності, здійснивши їх попереднє очищення, миття, сушіння, плющення, а потім висушивши їх до встановленої вологості.